Armaduras tridimensionales.

Podemos construir la estructura tridimensional mas sencilla conectando seis barras por sus extremos para obtener un tetraedro, como se muestra en la figura 17 a. agregando mas barras podemos obtener estructuras mas elaboradas (figuras 17 b y c). Las estructuras tridimensionales como estas se denomina “armaduras espaciales” si tienen juntas que no ejercen pares sobre las barras (es decir, son articuladas en las tres direcciones, comportándose como soportes de bola y cuenca) y si estan cargadas y soportadas solo en sus juntas o nudos.
Las armaduras espaciales se analizan con los mismos métodos descritos para las armaduras bidimensionales, la única diferencia es que se requiere tratar con relaciones geométricas mas complicadas.
Recordemos que la armadura bidimensional mas elemental consistía en tres barras unidas por sus extremos formando los lados de un triangulo; añadiendo cada vez dos barras a esta configuración básica, y uniéndolas en un nuevo nudo, era posible obtener una armadura mas grande que se definía como armadura simple.
Igualmente, la armadura tridimensional mas elemental esta formada por seis barras unidas por sus extremos formando las aristas de un tetraedro tal como hemos visto (figura 17 a). Añadiendo tres barras a esta configuración básica, como AE; BE y CE, aplicándolas a nudos separados ya existentes y uniéndolos en un nuevo nudo, podemos obtener una armadura espacial más grande que se define como armadura tridimensional simple (figura 17 b).
Observando que el tetraedro básico tiene seis barras y cuatro nudos, y que cada vez que se añaden tres barras se aumenta en uno el numero de nudos, concluimos que en una armadura tridimensional simple el numero total de barras es b=3n-6, siendo n el numero total de nudos.
Si una armadura tridimensional tienen que estar completamente ligada y si las reacciones en los apoyos han de ser estáticamente determinadas, los apoyos deben consistir en una combinación de esferas, rodillos y rotulas que proporcionen seis reacciones desconocidas (figura 18). Estas pueden determinarse fácilmente resolviendo las seis ecuaciones que expresan que la armadura tridimensional como sólido libre esta en equilibrio.
Aunque en la practica las barras de una armadura de este tipo se suelen mantener unidas por medio de conexiones soldadas se supone para su calculo que cada nudo esta constituido por una articulación de rotula. Por tanto, no se aplicara ningún para a las barras de la armadura y cada barra puede tratarse como un elemento sometido exclusivamente a dos fuerzas opuestas.
Las ecuaciones para cada nudo se expresa con las tres ecuaciones ∑Fx=0, ∑Fy=0,∑Fz=0. La formulación de las ecuaciones en equilibrio en cada uno de los n nudos proporcionara tres ecuaciones. Como b=3n-6, estas 3n ecuaciones basta para determinar todas las fuerzas desconocidas (fuerzas en b barras y 6 reacciones en los apoyos) que son en total b+6=3n-6+6=3n, que es el numero de ecuaciones que disponemos.

Comentarios

John Lennon ha dicho que…
buen aporte