Morfología estructural

Para poder diseñar una estructura de armaduras tomaremos como ejemplo una nave industrial con medidas de 20m x 75m. Le reducimos cinco centímetros al perímetro, excepto el lado del acceso, estos cinco centímetros representan la junta constructiva en las colindancias. 

Las columnas de acero que utilizaremos son de 30cm x 30cm, pero le serán agregados 5cm a cada lado por motivo de la placa base que se les soldará para anclarlas al concreto. Quedando entonces de 40cm x 40cm.

Lo primero que se debe hacer es colocar las columnas en la esquina.

La perfilaría que se utilizará para las armaduras se produce con longitudes de 6 metros, en ocasiones especiales en longitudes de 8 metros, y en casos extraordinarios 12 metros. No es recomendable usar elementos de doce metros debido a su debilidad estructural, dificultad de producción y elevado costo.

Para poder determinar la cantidad de armaduras que usaremos para cubrir el área de la nave industrial se hace con sencillas operaciones. Las medidas que se deben tomar es a los ejes de las columnas, por lo que la medida longitudinal de la nave es de:

75.00 - 0.05 - 0.20 - 0.50 =  74.55

(Medida total - junta constructiva, - 1/2 columna - 1/2 columna) =distancia entre ejes

Esta medida la dividiremos entre la longitud máxima de las piezas a utilizar. Usaremos el entero inmediato superior que nos de como resultado. 

L= 74.55/6 = 12.42 = 13.00

Volveremos a dividir la medida entre ejes entre el resultado de la operación anterior. 

L= 74.55/13 = 5.73

5.73m es la distancia que habrá entre cada columna y armadura.

Para determinar el peralte de la armadura tomaremos en cuenta el mayor beneficio estructural y económico. 

Según las NTC del RCDF 30° <(m) < 5% por lo que si nuestra cubierta tuviese una inclinacion de 30° la altura de la armadura sería de 5.62m. Esto lo sabemos tomando la medida media entre ejes (9.75m). 

tan=co/ca

tan30° = co / 9.75

tan30° (9.75) = 5.62

Si lo hacemos segun diseño de armaduras con ayuda del manual de estructuras metálicas de AHMSA (Altos Hornos de Méxiso SA) , nos dice que la relación L/H (largo entre altura) puede ser de 4, 5 o 6.

L/H=4     9.75/H=4    9.75/4=H   =2.43m

L/H=5     9.75/H=5    9.75/5=H   =1.95m

L/H=6     9.75/H=6    9.75/6=H   =1.63m

Nosotros usaremos 1.95 como el peralte de nuestra armadura.

Diseño de la armadura

Determinación de áreas tributarias
Las armaduras cuentan con dos áreas tributarias, una plana que corresponde a la parte inferior de la que normalmente se cuelgan instalaciones y/o falsos plafones y una segunda, que se encentra en la parte superior, la parte inclinada de la armadura que soporta las cargas de las personas cuando están haciendo la instalación y mantenimiento de la misma, así como soportar cargas por viento, lluvias, granizo y en su caso, nieve.

Área tributaria plana= 19.5m (2.865m + 2.865m) = 111.74m2
longitud total de la armadura (1/2 distancia entre ejes + 1/2 distancia entre ejes)

Área tributaria cubierta= (9.99m (2)) (2.865m + 2.865m) = 114.48m2

Tipos de Armaduras

Partes de una armadura

Tipos de armaduras

1.- Armadura tipo A

2.- Armadura de montante maestro

3.- Armadura tipo PRATT

La armadura tipo Pratt se adapta mejor a construcción de acero que de madera. La armadura tipo pratt se caracteriza por tener las diagonales perpendiculares a la cuerda superior y la cuerda inferior en tensión. Es una de las armaduras más empleadas para techos. 

4.- Armadura tipo Howe

La armadura Howe es la inversa de la Pratt. Tiene la ventaja de que para cargas livianas las cuales pueden revertirse como la carga de viento, funciona de manera similar a la primera. Además resulta que la cuerda en tensión presenta una mayor fuerza que la fuerza que se produce en la cuerda en compresión en la mitad del claro, para cargas verticales convencionales. Es usada mayormente en construcción de madera.

5.- Armadura tipo Warren

La armadura Warren tiene la ventaja de que los elementos en compresión y tensión en el alma de la armadura tienen igual longitud, resultando en un razón peso–claro muy ventajosa en términos de costo para luces pequeñas, además de que se reducen los costos de fabricación al ser todos los elementos iguales en longitud. La armadura Warren modificado se usa en luces grandes.

6.- Armadura de cuerda y arco

Se emplea a veces para garajes, casas de campo gimnasio y hangares pequeños

7.- Armadura tipo Fink

Para techos con pendientes fuertes se utiliza comúnmente la armadura Fink que es muy popular. Utilizar la armadura tipo fink es más económico por que la mayoría de los miembros están en tensión, mientras que los sujetos a compresión son bastantes cortos.

Las armaduras Fink pueden ser divididas en un gran número de triángulos y coincidir caso con cualquier espaciamiento de largueros.

8.- Armadura tipo Mansard

La armadura Mansard es una variación de la armadura Fink, con la ventaja de reducir el espacio no usado a nivel de techos. Sin embargo, las fuerzas en las cuerdas superior e inferior se incrementan debido a la poca altura de la cercha o a la pequeña razón entre altura y claro de la armadura. 

9.- Armadura tipo Tijera

Cercha a dos aguas cuyas barras de tracción van desde la base de cada cordón hasta el punto medio del otro cordón superior. Se puede emplearse para distancias pequeños que requieren altura libre superior. 

10.- Armadura tipo Dientes de Sierra

El techo diente de sierra se usa principalmente para los talleres, su propósito es ayudar en la distribución de la luz natural sobre las áreas de piso cubiertas. Ayuda a tener claros de hasta 15 metros. Este tipo de armadura es de forma asimétrica así como también lo son sus cargas. 

11.- Armadura tipo Polonceau