Cristóbal Toro Rossi - Ficha 08/14082014

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FICHA 08 – Arrostramiento e indeformabilidad del triangulo

Clase 08 / 14.08.2014

  • Alumno: Cristóbal Toro Rossi


1| El arrostramiento

El arrostramiento es un tema fundamental en el paso en que un proyecto cobra forma física: al llevar éste a un plano tridimensional surgen diversas fuerzas que en caso de enfrentarse a una estructura no rígida o carente de plena rigidez, es decir que carezca de arrostramiento, pueden terminar generando un colapso de la misma. Para hacer frente a eso y conservar una unidad del total, se concibe una estructura en la que sus diversas partes se ven vinculadas por un sistema de riostras que no solo ayuda a distribuir las cargas, también permite evitar una deformación de la misma.

Definición

  • "Sistema de riostras entre cabios o elementos similares que ayudan a distribuir la carga y evitan que la estructura se deforme."



2| Importancia del sello de la obra: Nudo como constructor del elemento

La importancia del arrostramiento es visible en todo tipo de estructuras, elaboradas con diversos materiales; en todas ellas la figura del vínculo actúa como constructor fundamental del elemento total, aportando en la conformación de la indeformabilidad y por ende arrostramiento estructural.

La existencia de diversas tipologías de vínculos - de distintas formas, complejidad, materiales y costos - permite hacer frente desde el elemento mismo a las diversas fuerzas que puedan converger en él desde el resto de la estructura, adaptándose a las necesidades mismas de la obra.



A. Tipos de vínculos en estructuras de madera

Existen diversos tipos de soluciones para resolver los nudos las cuales son:

  • Uniones de contacto: "Utilizadas para la fijación de piezas comprimidas exclusivamente."
  • Uniones encoladas: "No se recomiendan para la práctica habitual, ya que el concepto se aplica más bien para la fabricación de madera laminada encolada"
  • Uniones mecánicas: "Son las más ampliamente usadas en la construcción con estructura de madera, por lo mismo nos detendremos en el estudio de éste último tipo de unión."


Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]


  • Uniones mecánicas: “Son elementos metálicos, generalmente cilíndricos y de acero que se insertan o atornillan en las piezas de madera que constituyen la unión. El mecanismo de traspaso de fuerzas se materializa por medio de un trabajo en flexión o aplastamiento del medio de unión y del aplastamiento y hendimiento de la madera. Las fijaciones más utilizadas que cumplen con los requisitos antes mencionados y que permitirán obtener una estructura segura son: clavos, tornillos, pernos, placas dentadas y conectores. La característica de estas uniones mecánicas es que al quedar sometidas a fuerzas de corte, admiten corrimientos relativos entre las piezas conectadas y cuyas magnitudes dependen de la fuerza solicitante, la rigidez y la disposición de los sujesores.”
  • Unión con clavo: “Capaces de transmitir los esfuerzos de un cuerpo a otro, su condición de elemento metálico de pequeña sección transversal hace que el esfuerzo que el clavo es capaz de transmitir esté limitado por la concentración de tensiones que introduce en la madera y que tiende a rajarla en el lugar donde actúa. Por esta razón es imprescindible ubicar varios clavos en una misma unión, a fin de que la fuerza aplicada se reparta en un área que garantice que las tensiones desarrolladas se mantengan bajo el valor que provoca la rotura de la madera. Otra característica de las uniones clavadas es su deformabilidad, ocasionada por la transmisión del esfuerzo que tiende a rajar la madera debido a su pequeña sección transversal y por la deformación por flexión del clavo, debido a su largo y pequeño momento de inercia.Sin embargo, si esta deformabilidad se restringe a ciertos límites, se convierte en una virtud, pues la unión puede absorber las tensiones que se producen debido a la aparición de esfuerzos secundarios y brinda ductilidad a la estructura”


Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Pieza conectora: “Pieza metálica la cual vincula dos o más elementos estructurales, enmarcando el punto de unión mediante puntos fijos de anclaje de piezas de unión mecánica (clavos, pernos, pernos de anclaje, tornillos).”


Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Unión con placa metálica dentada : “Placa de acero con un punzonado en forma de conector o clavo conformado por un sistema de dientes ubicados perpendicular con respecto al plano de la plancha con una misma dirección y sentido.Las uniones con placas metálicas dentadas se pueden usar sólo en componentes constructivos que quedan solicitados predominantemente por cargas estáticas.”



B. Tipos de vínculos en estructuras metálicas

Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Sarton: “Es el sistema de unión metálica más económico y fácil de producir ya que cada unión posee un solo perno y las cabezas apastadas y perforadas son elementales de producir.”


Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Mero: “Siendo geométricamente muy perfecto – todos los ejes del tubo se unen en cada unión en un solo punto virtual – requiere una producción de alta precisión, calidad y por ende costos. Por ejemplo Cada unión en un sistema en un sistema de pirámides de base cuadrada tiene ocho pernos de alta calidad.”
Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Space Deck: “Tiene la virtud de que las pirámides vienen armadas de fábrica, reduciendo así el trabajo en obra reduciendo costos.”



C. Galería: Casos referenciales

  • Aeropuerto de Stuttgart



3| Estructuras trianguladas

Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]


Con la resolución del vínculo - otrora uno de los mayores desafíos en la conformación de una estructura rígida y continua – y con el paso de los años y un progreso sostenido de las tecnologías, surgen diversos tipos de estructuras arrostradas, las cuales elaboradas en diversos materiales responden desde su forma a los contextos en las cuales se hallan. Es así como por ejemplo en el siglo XVIII gracias a los avances tecnológicos proporcionados por la activación mecánica de las sierras y la producción industrial de los clavos se pudo lograr concebir un sistema estructural ligero y modular de madera con el cual se pudo habitar gran parte del Oeste estadounidense, o con el desarrollo de las cúpulas geodésicas en el siglo XX se pudieron concebir las primeras cubiertas de estadios o grandes estructuras.

Parte de la lógica estructural que junto con un desarrollo de los vínculos permitió a su vez el desarrollo de estas nuevas tecnologías fue el principio de indeformabilidad del triángulo llevado a cabo en las que nombramos “estructuras triangulares”.



A. Explicación física de la indeformabilidad del triangulo

Para establecer un sistema estructural que permanezca en equilibrio, debe cumplirse un equilibrio estático el cual ante una fuerza vertical u horizontal conserve una inalterabilidad del sistema. Es decir para que un sistema sujeto a una fuerza vertical F permanezca inalterado deben existir una fuerza igual y contraria que la reste tal que la sumatoria de las fuerzas sea nula.

[[Archivo:|centre|Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]|600px]] (Formula y dibujo de indeformabilidad)

La indeformabilidad del triángulo no solo es óptima por su eficacia de aplicación: también y desde la simpleza de su forma permite una mejor distribución de las fuerzas presentes en la estructura, liberándolas y distribuyéndolas de mejor modo por el total de la estructura, evitando la presencia de puntos críticos.



B. Tipos de estructuras trianguladas en madera

Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Viga Howe: “Funciona principalmente a C= compresión. Existe un diseño de cercha similar a esta viga conocido como cercha inglesa.”
Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Viga Pratt: “Funciona principalmente a T= tracción. Existe un diseño de cercha similar a esta viga conocido como cercha americana.”
Fuente:[Cristóbal Toro Rossi]
  • Viga Warren: “La viga Warren es una buena respuesta a sistemas en donde las cargas varían en el tiempo; esto se debe principalmente a que todas las barras son del mismo largo, generándose una resistencia a diversos tipos de fuerzas en todas los sentidos del nudo.


  • Balloon frame: “Es un sistema constructivo desarrollado a partir del siglo XVIII en Estados Unidos el cual consiste en la conformación de un entramado de cuadros de madera hecho de listones de 1”x2” los cuales dispuestos verticalmente entre dos soleras de las mismas dimensiones y unidos por clavos, conforman una estructura de altura estandarizada, ligera, económica, rápida y fácil de edificar. Desarrollado gracias a los progresos tecnológicos proporcionados por la activación mecánica de las sierras y la producción industrial de los clavos, mediante él fue posible concebir un sistema estructural ligero y modular de madera para el desarrollo de las viviendas con el cual se pudo poblar gran parte del Oeste estadounidense.




B| Bibliografía

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