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¿Cómo se determinan las reacciones en los pendolones?

Introducción a las dudas sobre los pendolones

• Se inicia la conversación con una revisión de dudas previas, específicamente sobre cómo se toman las reacciones en los pendolones cuando hay múltiples esfuerzos.

• Se menciona que la carga mayor se toma sin considerar el techo, lo cual es crucial para entender la solicitación del pendolón.

Conceptos clave sobre la carga y reacciones

• La ubicación de la cubierta afecta directamente a los esfuerzos generados en el pendolón; esto determina dónde estará la máxima solicitación.

• Se discute que si hay cubierta en ambos cables, se debe tomar directamente la mayor reacción. Esto implica un análisis más profundo de las condiciones estructurales.

Procedimiento para dimensionar pendolones

• Para dimensionar los pendolones traccionados, se utiliza una carga equivalente multiplicada por el ancho de influencia y un coeficiente de rotura.

• En caso de usar pendorones comprimidos, se deben adoptar tubos o caños de acero y verificar tanto compresión como pandeo.

Estructuras espaciales y telas estructurales

• Al trabajar con cerchas espaciales, el procedimiento es similar al de cerchas planas; sin embargo, se introduce una tela estructural que vincula diferentes familias de cables.

• La tela estructural también requiere calcular su carga equivalente utilizando fórmulas similares a las usadas para los pendolones traccionados y comprimidos.

Cálculo final y consideraciones prácticas

• Una vez calculada la carga equivalente para la tela, esta debe ser ajustada a unidades específicas (kilos por 50 mm).

• Es importante identificar dónde se genera el mayor esfuerzo en la tela estructural mediante representaciones gráficas adecuadas.

Diseño de Cerchas y Tensores

Inclinaciones en la Tela Estructural

• La inclinación de la tela estructural varía entre el borde y el centro, lo que afecta su comportamiento bajo carga. En el borde se genera una pendiente diferente a la del centro debido a la proximidad de los cables.

• Es importante que los centros de los cables no coincidan exactamente en altura; debe haber una pequeña diferencia para optimizar la distribución de fuerzas. Esto es clave para entender cómo se comporta la estructura.

• Al observar las pendientes, se nota que no son iguales en todo el tejido; esto influye en el cálculo de cargas y esfuerzos que soporta cada sección de la tela.

Cálculo de Esfuerzos

• Se utiliza un polígono de fuerzas para graficar las cargas equivalentes y sus respectivas pendientes, permitiendo medir los esfuerzos en diferentes puntos de la tela. En general, mayor esfuerzo ocurre donde hay menor pendiente.

• Aunque el gráfico es esquemático y no requiere dibujos a escala, es fundamental comprender teóricamente dónde se concentra el mayor esfuerzo: en el centro donde hay menor inclinación. Esto ayuda a seleccionar adecuadamente las telas según su capacidad para soportar cargas específicas.

Tipos de Apoyos

Diseño Común

• Un diseño típico incluye columnas hechas de hormigón armado o tubos de acero que trabajan a compresión, con tensores (cables) que generan tracción hacia un punto específico llamado "muerto de fundación". Este elemento debe ser capaz de soportar las cargas generadas por los tensores.

Alternativas Constructivas

• Otra opción es utilizar pilotes inclinados junto con un cabezal de hormigón, lo cual puede ser más complejo constructivamente pero permite una mejor adaptación a las fuerzas resultantes generadas por los tensores.

• También existe la posibilidad de usar pilotes verticales con un cabezal inclinado; sin embargo, esto puede complicar aún más el diseño debido al manejo continuo del ángulo generado por las cargas inclinadas desde los tensores.

Diseño de Apoyos en Estructuras Inclinadas

Comportamiento de Cargas en Elementos Inclinados

• La carga aplicada a una estructura inclinada genera componentes verticales y horizontales. Los pilotes absorben la componente vertical, mientras que un puntal se encarga de la horizontal.

• La base debe ser capaz de resolver tanto la carga vertical como la horizontal, lo que puede requerir un diseño específico para soportar ambos esfuerzos.

• Se presenta una situación compleja donde las estructuras deben manejar doble tipo de esfuerzo, lo que puede complicar el proceso constructivo.

Opciones de Diseño para Apoyos

• Se discuten variantes en el diseño de apoyos, incluyendo columnas y tensores. Las imágenes ilustran cómo los elementos inclinados afectan el diseño del hormigón armado.

• En situaciones donde no hay suficiente espacio para los tensores, se sugiere utilizar pórticos como alternativa viable para distribuir las cargas.

Sistemas Estructurales: Pórticos vs Columnas

• Los pórticos son necesarios cuando las reacciones inclinadas requieren más soporte del que una sola columna puede ofrecer debido a momentos generados por flexión compuesta.

• Un sistema de doble columna permite gestionar mejor las fuerzas resultantes al dividir la carga entre dos columnas conectadas, formando así un pórtico eficiente.

Variantes en el Diseño Estructural

• Se pueden considerar bases unificadas o cabezales con pilotes individuales para cada columna según el diseño estructural requerido.

• También es posible inclinar columnas hacia adentro para reducir esfuerzos en los tensores y mejorar la estabilidad general del sistema estructural.

Resolución Práctica en Proyectos Reales

• El diseño debe considerar cómo la inclinación afecta los esfuerzos; esto influye directamente en el dimensionamiento y cálculo estructural necesario.

• Ejemplos prácticos muestran cómo resolver sistemas de apoyos con diferentes medidas disponibles, utilizando combinaciones de columnas y pórticos según sea necesario.

• Se presentan casos específicos donde se requiere dibujar alternativas sin necesidad de cálculos complejos, enfocándose más en soluciones gráficas y conceptuales.

Diseño de Estructuras: Cálculo y Dimensionamiento

Estabilización de Cables y Diseño de Pórticos

• Se menciona la necesidad de estabilizar una única familia de cables por su peso propio, lo que requiere diseñar pórticos en ambos lados para soportar la estructura.

Sistema de Apoyos y Cerchas

• Se discute el sistema de apoyos, destacando que las columnas trabajan a compresión y deben dimensionarse considerando el pandeo. Los tensores se resuelven mediante cables de acero.

• La resolución gráfica del sistema es fundamental; se debe tener un dibujo a escala que incluya las reacciones de los cables, aunque no se espera un cálculo numérico detallado.

Gráficos y Polígonos de Fuerzas

• Para resolver el sistema, es necesario graficar la cercha con sus dimensiones exactas, incluyendo inclinaciones y ubicaciones precisas para obtener datos relevantes.

• Las reacciones máximas generadas en los cables se representan gráficamente como polígonos de fuerzas, permitiendo medir esfuerzos en cada componente estructural.

Dimensionamiento de Tensores y Columnas

• Cada tensor trabaja independientemente; sin embargo, las cargas en columnas se suman para determinar la carga total que soporta cada columna.

• El esfuerzo medido en los tensores se multiplica por un coeficiente de rotura antes de consultar tablas específicas para determinar su capacidad.

Verificación del Pandeo

• En el caso del hormigón armado, se calcula la superficie necesaria según la tensión admisible del material utilizado. Esto varía dependiendo de la calidad del hormigón (60, 80 o 85).

• Tanto para hormigón como para acero, es crucial verificar el pandeo utilizando coeficientes específicos basados en las dimensiones adecuadas.

Análisis de Pandeo y Compresión en Estructuras

Conceptos Básicos de Pandeo

• Se verifica la compresión con pandeo, utilizando fórmulas similares para hormigón y acero, dependiendo de la superficie adoptada.

• La luz de pandeo se considera más desfavorable cuando es igual a la altura de la columna, asumiendo condiciones articuladas.

• Si hay apoyos empotrados, se reduce la luz de pandeo por factores como 0.7 o 0.5.

Procedimiento Numérico

• Para realizar un procedimiento numérico, se necesita una tabla de coeficientes de pandeo y un gráfico escalado del sistema estructural.

• Los estudiantes deben tener imaginación para resolver problemas finales, aplicando conceptos aprendidos en estructuras anteriores.

Resolución Gráfica

• En situaciones con pendolones comprimidos, se busca la resultante gráfica de las reacciones en los cables.

• La resultante se descompone en esfuerzos en columnas y tensores; cada cable actúa como un tensor distinto.

Diseño y Cálculo

• Al inclinar una columna hacia adentro, puede disminuir el esfuerzo tanto en la columna como en el tensor debido a su posición relativa.

• El diseño espacial permite aplicar lo aprendido sobre cerchas a situaciones sin pendolones.

Tracción Pesada

• En tracción pesada, no se utiliza tensión previa; el peso propio de la cubierta es fundamental para estabilizar el sistema.

• Es crucial conocer las cargas externas (como viento), multiplicándolas para calcular el peso propio necesario para las cubiertas.

• Se recomienda mantener una distancia máxima entre columnas de 2.5 m para soportar adecuadamente las cargas pesadas.

Cálculo de Cargas en Estructuras

Métodos para Calcular la Carga de Viento y Peso Propio

• Se menciona que se multiplica la carga de viento por un factor entre 2,5 y 3 para obtener la carga de peso propio. Este es un paso crucial en el cálculo estructural.

• La carga resultante se multiplica por el ancho de influencia de cada cable, que no debe exceder los 2,5 metros. Esto asegura una distribución adecuada de las cargas.

• A diferencia del método utilizado en cerchas, donde se dividía la carga por dos, aquí no se realiza esa división al calcular los esfuerzos máximos. Esto resalta una diferencia clave en el enfoque según el tipo de estructura.

• Se enfatiza la importancia de conocer tanto la componente horizontal como vertical para determinar correctamente las reacciones debidas al peso propio y a las cargas del viento.

• Este proceso es fundamental para garantizar que las estructuras sean seguras y capaces de soportar las fuerzas externas a las que estarán expuestas.