1 - PROPIEDADES ESTRUCTURALES

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1 1 - PROPIEDADES ESTRUCTURALES RESISTENCIA : ESTADOS DE TENSIÓN Un material sometido a un esfuerzo desarrolla una tensión interior: cuanto mayor es la sección menor la tensión; y a la inversa. (analogía gráfica) Tensión σ = Fuerza / Sección = [Kg/cm2] Si definimos: Tensión admisible = σ adm = σ rotura x γ (coeficiente de seguridad). Conociendo dos de los datos y despejando la variable desconocida de la fórmula de tensión podemos deducir que: Tensión de trabajo = σ trab= Fuerza actuante / Sección adoptada = [Kg/cm2] Sección necesaria = Fuerza actuante/ σ adm = [cm2] Fuerza máx admisible = Sección adopt. x σ adm = [Kg Los materiales estructurales deben ser compatibles con los esfuerzos a que son sometidos. Y Para ello deben poseer ciertas propiedades esenciales: ELASTICIDAD PLASTICIDAD Todo Material se deforma hasta cierto punto de acuerdo a las exigencias y condiciones de aplicación. ELÁSTICIDAD: el material el material sometido a un esfuerzo se deforma pero vuelve a su estado inicial al cesar la carga. En general los materiales estructurales se utilizan en su período lineal PLASTICIDAD: el material sometido a un esfuerzo se deforma y la deformación se mantiene al cesar la carga. Los materiales aptos para recibir cargas deben ser en general, parcialmente elásticos y parcialmente plásticos, a fin de que avisen cuando se acercan a la rotura. Los Materiales que no tienen periodo plástico pasan sin preaviso de la resistencia a la rotura. TENACIDAD FRAGILIDAD LA TENACIDAD es la propiedad del material de poseer un inicial periodo elástico y un posterior periodo plástico que le permite soportar deformaciones permanentes antes de romperse. (aceros) Los materiales avisan antes de romperse 1

2 LA FRAGILIDAD, es, a la inversa, la propiedad del material de no tener período plástico, sobreviniendo la rotura si preaviso de deformaciones permanentes previas. (vidrio, hierro de fundición) Ambas cualidades no designan su resistencia específica (que puede ser grande) sino su comportamiento más ó menos previsible. ISOTROPIA- ANISOTROPÌA ISOTROPOS son los materiales cuya resistencia es la misma en cualquier dirección en que sea aplicada la carga.(por ejemplo, el Hierro). ANISOTROPOS son aquellos que tienen mayor resistencia en una dirección determinada que en otras. (por ejemplo, la Madera) materiales naturales, con veta. 2 - ESTRUCTURAS TRIANGULADAS EL TRIÁNGULO INDEFORMABLE Toda fuerza puede descomponerse en 2 ejes coplanares a ésta, (cualesquiera sean los ejes) La forma triangular permite descomponer cualquier fuerza actuante en barras de tracción o compresión pura. Los encuentros entre barras deben ser nudos articulados. Triángulo indeformable: el triángula tiene la capacidad de trasmitir la carga por barras que trabajan sólo por Compresión y Tracción a los apoyos ( no hay flexión) es indeformable Uniendo una serie de estos triángulos se pueden cubrir grandes luces con elementos de pequeña sección. Por su Esbeltez, los elementos comprimidos pueden pandear. Este principio se utiliza para resolver: Estructuras Trianguladas Planas, Rigidización de estructuras Planas (Cruz de San Andrés) y Estructuras Trianguladas Espaciales (Tetraedro) Las estructuras trianguladas trabajan a esfuerzos simples (tracción o compresión) y hacen un uso pleno de la sección estructural, lo que redunda en una fuerte economía de recursos y liviandad de la estructura. 2

3 ESTRUCTURAS TRIANGULADAS : CABRIADAS Y RETICULADOS Cabriada de Diagonles Comprimidas: Estructura básica de tres elementos: descomposición de la carga P1, actuante en A. Traslado por barras comprimidas y descomposición de Ac en sus componentes x e y. Empuje Acx tomado por un tensor. Traslado de Acy hacia arriba por un tensor vertical, sumada con P2: es la fuerza actuante en C. C se descompone sobre los ejes Cx y Cc. Cc se traslada por el puntal hasta D y se descompone en x e y. La componente vertical Ccy es igual a C Entonces el traslado de cargas verticales en una cabriada es: A desciende por las barras comprimidas como A/2, asciende con un tensor vertical y se suma a B. B desciende sin alterar su magnitud por las barras comprimidas y asciende con un tensor vertical sumándose a C. C hace lo propio, desciende sin alterar su magnitud por las barras comprimidas hasta el apoyo. La cabriada se comporta de la misma manera en su lado simétrico. 3

4 El comportamiento es análogo en la Cabriada de Diagonles Tensadas y Montantes Comprimidas. Tipos de Estructuras Trianguladas: Estructuras planas. Cabriadas de madera Cabriadas metálicas, Reticulados, y Cruz de San Andrés. 4

5 Introducción a la Materialidad- T2 J. García F. García Aplicaciones arquitectónicas: Siansbury Center for Visual Arts, Norman Foster, La estructura reticulada expuesta intencionalmente a pesar que tanto en el exterior como en el interior está oculta. Centre G. Pompidou, Beaubourg, Piano Rogers 1970 /77 Paris. Sucesión de vigas reticuladas por planta (imagen 1) y arriostramiento diagonal en la fachada larga. Expresividad de la estructura. Torre Reticulada: la retícula vertical absorbe el empuje horizontal del viento. La conjunción con otras dos caras (con planta triangular, o cuadrada con la debida rigidización) permite absorber cualquier dirección en que se aplique la fuerza. 5

6 Introducción a la Materialidad- T2 J. García F. García Estructuras Triangulares Espaciales. A partir de la suma de tetraedros. Mallas espaciales, soportan grandes luces en ambas direcciones. Como ampliación del campo de las estructuras trianguladas y a modo informativo podemos nombrar también las estructuras Tensigrity : estructuras de tracción contínua y compresión discontínua. De compleja geometría pero comportamiento estructural simple. Ej: Estadio Único de La Plata. 6