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8/18/2019 Cerchas-Documento

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INDICE

1. Defnición

2. Fuerzas

2.1. Tracción

2.2. Compresión

3. Características

3.1. Triangulación

3.2. Unión mediante nudos

4. Comportamiento

5. artes de una perc!a

". Comparación con otros sistemas

#. Clasifcación

#.1. Cerc!a plana

#.2. Cerc!a plana com$inada

#.3. Cerc!a cur%a

#.4 &alla espacial

'. Usos

(. &ateriales

1). Tipos de uniones

1).1. &adera*madera

1).2. ernos

1).3. laca de contrac!apado

1).4. laca met+lica

11. Criterios para el dise,o de cerc!as

12. -uz ue cu$ren

13. /0emplos de uso



VECTOR ACTIVO: CERCHAS

1. Defnición.

- T/& D/ /T6UCTU6 D/ 7/CT6 CT7 son sistemas portantes

8ormados por elementos lineales 9$arras:; en los ue la transmisión de las8uerzas se realiza por D/C&C<= 7/CT6-; es decir; a tra%>s de unaU?D7<= &U-TD6/CC=- D/ - FU/[email protected] 1

2. Fuerzas.

-os elementos del sistema 9cordones; $arras: est+n sometidos a compresioneso $ien a traccionesB T/& &T D/ C&6/= T6CC=.A 2

2.1. Tracción.

e llama es8uerzo de tracción a toda carga o 8uerza ue tiende a alargar el

o$0eto so$re el ue actEa.A 3

2.2. Comresión.

e llama es8uerzo de compresión a toda 8uerza o carga ue al actuar so$re uncuerpo solido trata de comprimirlo.A 4

91;2;3;4: istemas estructurales Geino Gegel. +g. 135



!. Carac"er#s"icas.

-as características estructurales típicas sonB T6=HU-C<= I U==&/D=T/ =UD.

!.1. Trian$u%ación./l tri+ngulo es el Enico polígono ue no se de8orma cuando actEa so$re >l una8uerza. l aplicar una 8uerza de compresión so$re uno cualuiera de los %>rticesde un tri+ngulo 8ormado por tres %igas; autom+ticamente las dos %igas ueparten de dic!o %>rtice uedan sometidas a dic!a 8uerza de compresión;mientras ue la tercera uedar+ sometida a un es8uerzo de tracción. Cualuierotra 8orma geom>trica ue adopten los elementos de una estructura no ser+rígida o esta$le !asta ue no se triangule.A 5

/n este sentido; podemos o$ser%ar cómo las estanterías met+licasdesmonta$les lle%an para su ensam$lado unas escuadras o tri+ngulos; ueser%ir+n como elemento esta$ilizador al atornillarse en los %>rticescorrespondientes. n+logamente; en los andamios de la construcción se utilizantirantes en 8orma de aspa; ue triangulan la estructura glo$al I leconferen rigidez. continuación puedes o$ser%ar cómo se pueden con%ertir enestructuras rígidas un cuadrado I un pent+gono.A "

95: JJJ.estructuras.ela.edu.coKestructurasKcerc!asKcerc!as.!tm9": istemas estructurales Geino Gegel. +g. 135

$ase de triangulación se !an conseguido %igas de una gran longitud Iresistencia; ue se llaman &i$as re"icu%a'as o arrios"ra'as I ue seemplean pro8usamente en la construcción de grandes edifcaciones ue



necesitan amplias zonas %oladas I sin pilares; así como en la de puentes de unagran luz. -as %igas de este tipo tienen una maIor resistencia ue las %igasmacizas. /n las casetas de 8eria se pueden o$ser%ar; durante los procesos demonta0e I desmonta0e; los tri+ngulos ue soportan el peso de la lona ue lascu$re. /stos tri+ngulos se denominan cerc(as. Tam$i>n es comprensi$le Iaporue se utilizan tirantes o tra%esa,os en la diagonal de puertas de 0ardín ocancelas. -as grEas tan 8recuentes en las proLimidades de las grandes ciudadesson estructuras desmonta$les re8orzadas con multitud de tri+ngulos.A #

!.2. )nión me'ian"e nu'os.

/Listen di8erentes tipos de cerc!as de acuerdo con la solución estructural uese reuiere. u construcción o ensam$le se lle%a a ca$o uniendo elementosrectos; ue primordialmente tra$a0an a es8uerzos aLiales; en unos puntos uellamamos nudos I con8ormando una geometría tal ue el sistema se comportaesta$lemente cuando reci$e cargas aplicadas directamente en estos nudos.

De acuerdo con su uso tenemos cerc!as para tec!os; para puentes osimplemente para %igas pertenecientes a un sistema de piso. /n las cerc!asutilizadas para tec!os se $usca ue su geometría con8orme o supla la 8orma deltec!o. or lo general el cordón superior con8orma las pendientes del tec!o I elin8erior es un tensor !orizontal. /n tec!os con luces grandes esto o$ligaría atener una cerc!a muI alta en el centro; en ese caso se puede tam$i>n !acer lacuerda in8erior inclinada.A '

Uniones de do$le cortante mediante pernos

9#:JJJ.estructuras.ela.edu.coKestructurasKcerc!asKcerc!as.!tm9':JJJ.%irtual.unal.edu.coKcursosKsedesKmanizalesK4)'))2)K-eccionesKCapituloM2)5KC=C/TM2)?CM2)?6/M2)C/6CG.!tm*. Comor"amien"o

/l tri+ngulo en la 8orma $+sica de la cerc!a; esta es un 8orma esta$le aEncon uniones articuladas 9caso contrario del rect+ngulo ue con unionesarticuladas es inesta$le:. -a 8orma esta$le del tri+ngulo se puede imaginar si



se parte del an+lisis de un ca$le sometido a una carga puntual 9%>ase Figura2a:; el ca$le para ser esta$le reuiere de ancla0es ue soporten el corte uegenera la tensión del ca$le en el apoIo. i se in%ierte la 8orma del ca$le seo$tiene un arco ue est+ sometido a compresión por ser 8unicular de la8orma anterior 9%>ase Figura 2$:; se puede o$ser%ar ue las dimensiones del

arco son maIores a las del ca$le por tratarse de un dise,o a compresión encontraste al ca$le ue es de tracción. /l arco reuiere tener los apoIos 8i0ospara resistir el empu0e !acia a8uera; si se sustituIe el apoIo 8i0o por un tipo deapoIo ue garantice la esta$ilidad e isostaticidad 9un apoIo 8i0o I otro conrodamiento:; se necesita colocar una $arra ue resista el empu0e del arcopara o$tener así la con8iguración $+sica de la cerc!a 9%>ase Figura 2c:.A (

9(: istemas estructurales Geino Gegel. +g. 142

-as cerc!as se di%iden segEn su 8orma 9%>ase Figura:; aunue es casi infnitoel nEmero de 8ormas posi$les ue puede tomar. dem+s se di%iden segEn laaplicación de las condiciones est+ticas de euili$rio en isostáticas ehiperestáticas; las primeras el nEmero total de $arras es b=2n-3 donde n en

el nEmero total de nodosN mientras ue en las segundas b>2n-3. tracalifcación es segEn la 8ormación; la cual puede ser simple; compuesta;



I comple0a; la cerc!a simple se o$tiene de adicionar $arras a la armadura$+sica triangular; la cerc!a comple0a se o$tiene de unir dos o mas cerc!as si

+. ,ar"es 'e una cerc(a.



-.Comaración con o"ros sis"emas.

1)

. C%asifcación:

.1. Cerc(a ,%ana.

/s una estructura reticulada simple 8ormada por elementos rectos desección constante; cuIa longitud supera %arias %eces su sección trans%ersal;

se conocen como $arras I se conectan rígidamente en sus eLtremos



denominados nodos o nudos; los es8uerzos actEan a lo largo de su e0elongitudinal.

-as armaduras planas o cerc!as se utilizan para soportar cargas ele%adas Icu$rir grandes luces; pueden construirse en maderas o acero I usadas encu$iertas de tec!os; puentes; grEas; torres; etc.A 11

91): istemas estructurales Geino Gegel. +g. 13(

911: istemas estructurales Geino Gegel. +g. 13(

Tios 'e cerc(a %ana:

12

.2. Cerc(a com/ina'a.



13

912;13: istemas estructurales Geino Gegel. +g. 13"

.!. Cerc(as Cur&as.

14

.*. 0a%%as esecia%es.



15

914;15: istemas estructurales Geino Gegel. +g. 13#

. )sos.-as cerc!as se emplean cuando se tiene grandes luces li$res grandes comopuentes; sitios pE$licos I estadios. -as cerc!as paralelas se usan en recintosamplios; de cordones superiores cur%os se comportan similar a unaestructura colgante o un arco I se emplean en algunos puentes; en tec!os Ientrepisos se emplean cerc!as li%ianas tal como se indica en la fgura;donde se o$ser%a un tipo de cerc!a empleado para tec!o I entrepiso uecorresponde a %ariaciones realizadas so$re Oarren. 1"

Figura. Tipo de cerc!a para entrepiso.

. 0a"eria%es.

e pueden 8a$ricar deB

P &adera.



91": Comprensión de las estructuras en ruitectura &oore F. ag. 115

P cero.

13. Tios 'e uniones 4ma'era5

13.1. 0a'era6ma'era 4c%a&os5

-as cerc!as con uniones cla%adas son de simple 8a$ricación I aplica$les aluces relati%amente peue,as 9!asta 15 metros:. /l maIor pro$lema uepresentan en la solución de los nudos; es la gran cantidad de cla%os ue sereuiere 9se recomienda usar cla%os estriados o en espiral:; implicando una

gran superfcie de madera.A1#

13.2. ,ernos.



e utilizan principalmente en cerc!as ue %an a uedar a la %ista. -osplanos de cizalle son atra%esados perpendicularmente en la unión I uedansolicitados preponderantemente en QeLión; induciendo so$re la maderatensiones de aplastamiento. e de$en considerar el di+metro del perno; susdistanciamientos mínimos a los $ordes I distanciamiento entre pernos;

dependiendo del tipo de uniónN sea traccionada; comprimida o de momento.

91#: -a construcción de una %i%ienda Corporación c!ilena de madera. +g.2"2

-os pernos utilizados en uniones estructurales de$en lle%ar golillas; depre8erencia arandelas cuadradas; Ia ue tienen maIor resistencia alincrustamiento en la madera. -as uniones apernadas son m+s QeLi$les uelas cla%adas; aspecto rele%ante de considerar al momento de dise,ar parae%itar corrimientos eLagerados en los nudos.

Unión de los elementos de una cerc!a mediante pernos. Figura ; encuentroentre tirante simple I pares do$le. Figura ?; encuentro entre diagonalessimples I pares do$les.A 1'

13.!. ,%aca 'e con"rac(aa'o.

e consideran para uniones las placas de ta$leros contrac!apados8enólicos; de un mínimo de 5 c!apas I un espesor ue de$e Quctuar entre

3D I 4D 9D R di+metro del cla%o:; los ta$leros de !e$ras orientadas 9?:;resistentes a la acción de la !umedad; cuIo espesor est> entre los 3D a4;5D I las planc!as de acero de al menos 2mm de espesor. -osespaciamientos mínimos en las uniones de ta$leros deri%ados de la maderacla%ados a estructuras de madera son los siguientesB P /ntre cla%os B 5D P l$orde cargado B 4D en contrac!apado B #D en ta$leros de !o0uelasorientadas P l $orde descargado B 2;5DA 1(



13.*. ,%aca me"7%ica.

e 8a$rican a $ase de planc!as de acero de al menos 2 mm de espesor Ide$en cumplir con las siguientes recomendacionesB P Tensión de ruptura entracción 31) &pa P Tensión de Quencia 23) &pa u f0ación a la maderapuede ser mediante dientes ue traen incorporadas o con f0acionesmec+nicas como cla%os o tornillos. /n cualuiera de los dos casos se de$enseguir las recomendaciones e instrucciones del 8a$ricante.

91';1(: -a construcción de una %i%ienda Corporación c!ilena de madera.

+g. 2"3

ara su uso en madera; estas placas de$en cumplir con las siguientescondicionesB P &adera seca 9!umedad menor al 2)M:. P &ismo grosor de laspiezas a unir 9tolerancia de S1mm:. P /spesor de las piezas a unir igual omaIor ue el do$le de la penetración del diente para el caso de placasdentadas. P /l diente de$e ser !incado con su e0e perpendicular a lasuperfcie de la madera. P De$en eListir dos placas actuando comocu$re0untas so$re las dos caras de los eLtremos de las piezas de maderaue con%ergen a una unión o empalme; las ue para el caso de las placasdentadas se de$en incrustar simult+neamente. /s importante destacar ue

para e%itar ue las placas met+licas se de8ormen durante su instalación; sede$e usar una prensa ue !aga penetrar completa I simult+neamente losdientes en la madera. =o se acepta el uso de martillos o similares.A 2)



11. Cri"erios 'e 'ise8o 'e una cerc(a.

u dise,o permite resistir solamente solicitaciones aLiales puras; tracción Icompresión; de$iendo estar las cargas aplicadas tanto en los nudossupuestos como articulados. /n las cerc!as triangulares; para entender el

comportamiento I descomposición de las 8uerzas ue la solicitan; las piezasdiagonales ue su$en !acia la parte de los apoIos tra$a0an por compresión;en tanto ue las $arras %erticales son traccionadas 9Figura 11*24 :. i lasdiagonales $a0an !acia la parte de los apoIos; es decir; desde el centro!acia los lados; 8uncionan a tracción a modo de tirantes I los montantes%erticales son piezas comprimidas 9Figura 11*24 ?:. /l cordón superiortra$a0a a comprensión I el in8erior a tracción. -as m+Limas solicitaciones nose producen en la parte central de la armadura sino so$re los apoIos;dependiendo su magnitud de la pendiente de la cu$ierta.A 21

92): -a construcción de una %i%ienda Corporación c!ilena de madera. +g.2"3921: -a construcción de una %i%ienda Corporación c!ilena de madera. +g.2"4

12. 9uz.



22

23



922;23: istemas /structurales Geino Gegel. +g. 13'

1!. Eem%os 'e uso.

1!.1. Cerc(a ,%ana.

e usan principalmente en tec!os a dos aguas; Cu$iertas de grandes lucespuentes.

P Centro Heorge ompidou; r. 6enzo ianoN 6ic!ard 6ogers.

P eropuerto Fuuoa.



1!.2. Cerc(a %ana com/ina'a.

P =orman Foster*Centro ains$urI de las rtes 7isuales*3





1!.!. Cerc(a cur&a.

; &useo $rit+nico; =orman Foster

P tros.



1!.*. 0a%%as esacia%es.

rincipalmente cu$iertas para cu$rir grandes espacios a$iertos; sin apoIosinteriores; donde se necesiten grandes superfcies ; sin arriesgar laseguridad estructural con elementos pesados; por e0emplo espacios como

escenarios deporti%os; aeropuertos centros de eLposiciones.P CEpulas geod>sicas; ?ucminster Fuller

; /structuras espaciales; -ani



P alau ant ordiN r rata sosai.

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