jueves, 6 de junio de 2013

tensegrity

Tensegrity

Es un principio estructural basado en el empleo de componentes aislados comprimidos que se encuentran dentro de una red tensada continua, de tal modo que los miembros comprimidos (generalmente barras) no se tocan entre sí y están unidos únicamente por medio de componentes traccionados (habitualmente cables) que son los que delimitan espacialmente dicho sistema.
El término Tensegrity, proveniente del inglés Tensegrity es un término arquitectónico acuñado por Buckminster Fuller como contracción de tensional integrity (integridad tensional).
Las estructuras de tensegrity fueron exploradas por el artista Kenneth Snelson, produciendo esculturas como Needle Tower, de 18 metros de altura y construida en 1968. El término “tensegrity” fue acuñado por Buckminster Fuller, conocido por uno de sus más famosos diseños arquitectónicos denominado domo geodésico, como la Biosphère construida por Fuller para la Expo 67 en Montreal.

Una estructura constituye un sistema de tensegridad si se encuentra en un estado de autoequilibrio estable, formado por elementos que soportan compresión y elementos que soportan tracción. En las estructuras de tensegridad, los elementos sometidos a compresión suelen ser barras, mientras que los elementos sometidos a tracción están formados por cables. El equilibrio entre esfuerzos de ambos tipos de elementos dotan de forma y rigidez a la estructura. Esta clase de construcciones combina amplias posibilidades de diseño junto a gran resistencia, así como ligereza y economía de materiales.

Estas estructuras:
No presenta puntos de debilidad local.
Resulta factible el empleo de materiales de forma económica y rentable.
Las tensegridades no sufren a torsión y el pandeo es un fenómeno raramente presente en ellas.
Se tiene la capacidad de crear sistemas más complejos mediante el ensamblaje de otros más simples.
Para estructuras a gran escala, el proceso constructivo se vería facilitado al no necesitar de andamiajes adicionales. La propia estructura sirve de andamio para sí misma.
En sistemas plegables, sólo se necesita una pequeña cantidad de energía para cambiar su configuración.
Las agrupaciones tensegríticas aún han de resolver el problema de congestión de barras. A medida que crece el tamaño, sus montajes empiezan a interferirse entre ellos.
Se constata un relativamente alto grado de deformaciones y una escasa eficiencia del material, en comparación con estructuras convencionales geométricamente rígidas.
Para mantener el estado de auto-tensión, es necesario someterlas a un estado de pretensado que requeriría de fuerzas muy elevadas para su estabilidad, especialmente para aquellas de grandes dimensiones.
La estructura tensegrítica más elemental es la conocida con el nombre de estructura Simplex. Consta de 6 nodos, los cuales están unidos mediante 3 elementos a compresión (barras) y 9 elementos a tracción (cables)
 

formulas simples


       Formulas simples

 

Rectángulo                    

 


·         centroide
·         momento de inercia
X= b/2
X= bh³/12
Y= h/2
Y= b³h/3



 

 


Triangulo

 

·         centroide
·         momento de inercia
X= b/3
X= bh³/36
Y= h/3
Y= b³h/33




Circulo

·         centroide
·         momento de inercia
X= r
X= y
Y= r
Y= πr4/4



 

 

 

 

Medio circulo

·         centroide
·         momento de inercia
X= r
X= 0.10698 r4
Y= 4r/3π
Y= πr4/8

 

 

jueves, 16 de mayo de 2013

Características de vigas (concreto)

Características de vigas (concreto)

 Para calcular las vigas el claro se contará del centro del apoyo, cuando el ancho no sea mayor que el peralte efectivo; en caso contrario, el claro se contará a partir de la sección que se halla a medio peralte efectivo del paño interior del apoyo.

En todas las vigas se debe reforzar en el leche superior e inferior, el  refuerzo no será menor que la obtenida de la ecuación.

 Y consensará de por lo menos dos varillas del número 4 (12.7 mm) en  tensión, p, no excederá de La falla balanceada cuando simultáneamente el acero llega a su esfuerzo de fluencia y el concreto alcanza su deformación máxima de 0.003 en compresión.

 En el dimensionamiento de marcos rígidos  puede usarse el momento en el apoyo.

Para calcular momentos flexionantes en vigas que soporten losas de tableros rectangulares, se puede tomar la carga tributaria de la losa como si estuviera uniformemente repartida a lo largo de la viga.


La relación entre la altura y el ancho de la sección transversal, h/b, no debe exceder de 6. Para valuar h/b en vigas T o I, se usará el ancho del alma, b’.


PANDEO LATERAL

 Deben de tomarse en cuenta dos efectos:

 -cuando la separación entre apoyos laterales sea mayor que 35 veces el ancho de la viga o el ancho del patín a compresión.

- En vigas de marcos dúctiles, la relación entre la separación de apoyos que eviten el pandeo lateral y el ancho de la viga no debe exceder de 30.


REFUERZO COMPLEMENTARIO EN LAS PAREDES DE LAS VIGAS

Las  vigas con peraltes mayor a 0.75 m debe tener refuerzo longitudinal por cambios volumétricos. Se debe considerar los cálculos de resistencia si se determina la contribución del acero por medio de un estudio de compatibilidad de deformaciones

En vigas en su plano, la fuerza de tensión se valuará con el máximo momento flexionante de diseño que obra en la zona comprendida a un peralte efectivo a cada lado de la sección


VIGAS DIAFRAGMA

 Disposición del refuerzo por flexión


a)    Vigas de un claro
 El refuerzo con  momento máximo debe colocarse recto y sin reducción en todo el claro; debe anclarse en los paños de los apoyos, no menos del 80 por ciento de su esfuerzo de fluencia, y debe estar uniformemente distribuido en una altura igual a


b) Vigas continuas

El refuerzo calculado con el momento positivo máximo de cada claro debe prolongarse recto en todo el claro. Si se tienen que hacer uniones deben localizarse cerca de los apoyos intermedios. El anclaje de este refuerzo en los apoyos y su distribución en la altura de la viga. Al menos la mitad del refuerzo calculado para momento negativo en los apoyos debe prolongarse en toda la longitud de los claros adyacentes. El resto del refuerzo negativo máximo, en cada claro, puede interrumpirse a una distancia del paño del apoyo no menor
que 0.4h, ni que 0.4L.

VIGAS DE SECCIÓN COMPUESTA

Es la formada por la combinación de un elemento prefabricado y concreto colado en el lugar. Las partes integrantes deben actuar como una unidad. El elemento prefabricado puede ser de concreto reforzado o presforzado, o de acero.

 Si las propiedades del concreto de los elementos componentes son distintos, deben tomarse en cuenta, o usarse las propiedades más desfavorables.

 Deberán tenerse en cuenta los efectos del apuntalamiento, a falta del mismo, sobre las deflexiones y el agrietamiento.


Efectos de la fuerza cortante horizontal

a)      El esfuerzo cortante horizontal, vh , en la superficie de contacto entre los elementos que forman la viga compuesta se calcula

donde

Vu fuerza cortante de diseño;

bv ancho del área de contacto; y

d peralte efectivo de la sección compuesta


b)      los elementos componentes beben transmitir los esfuerzos cortantes que ahí actúan.

c)      Para transmitir los esfuerzos cortantes, se admitirán los esfuerzos resistentes siguientes:


1) En elementos donde no se usen anclajes metálicos y la superficie de contacto esté rugosa y limpia: 0.3 MPa (3 kg/cm²). Se admitirá que una superficie está rugosa si tiene rugosidades de amplitud total normal a ella del orden de 5 mm o más;

2) Donde se cumplan los requisitos mínimos para los conectores y la superficie de contacto esté limpia pero no rugosa: 0.6 MPa (6 kg/cm²)

3) Donde se cumplan los requisitos mínimos para los conectores y la superficie de contacto esté limpia y rugosa: 2.5 MPa (25 kg/cm²). Cuando el esfuerzo cortante de diseño exceda de 2.5 MPa (25 kg/cm²), el diseño por cortante horizontal se hará de acuerdo con los criterios de cortante por fricción


d)     Deben usarse conectores formados por barras o estribos normales al plano de contacto. El área mínima de este refuerzo será 0.3/fy veces el área de contacto (fy en MPa, o 3/fy, con fy en kg/cm²). Su separación no excederá de seis veces el espesor del elemento colado en el lugar ni de 600 mm. Además, los conectores deben anclarse en ambos componentes del elemento compuesto de modo que en el plano de contacto puedan desarrollar al menos 80 por ciento del esfuerzo de fluencia.


 Efectos de la fuerza cortante vertical

 Los efectos de la fuerza cortante vertical se consideraran  como una  viga monolítica de la misma forma.

Características de columnas (concreto)


GEOMETRÍA


La relación entre la dimensión transversal mayor de una columna y la menor no excederá de 4. La dimensión transversal menor será minimo a 0. 20 m. En elementos a flexocompresión de marcos dúctiles:


a) La dimensión transversal mínima no será menor que 0.30 m

b) El área Ag , no será menor que Pu/0.5fc’ para toda combinación de carga

c) La relación entre la menor dimensión transversal y la dimensión transversal perpendicular no debe ser menor que 0.4

d) La relación entre la altura libre y la menor dimensión transversal no excederá de 15.


 REFUERZO MÍNIMO Y MÁXIMO

El refuerzo longitudinal de la sección no será menor que 2/fy (fy en MPa, o 20/fy, con fy en kg/cm²) ni mayor que 0.06. El número mínimo de barras será seis en columnas circulares y cuatro en rectangulares.

REQUISITOS PARA REFUERZO TRANSVERSAL

 El refuerzo transversal de toda columna no será menor que el necesario por resistencia a fuerza cortante y torsión, debe cumplir con los requisitos mínimos. Además, en los tramos donde se prevean articulaciones plásticas no será inferior al prescrito.

Separación

Todas las barras deben  restringirse contra el pandeo con estribos o zunchos con separación no mayor que:

a) 269/ f y veces el diámetro de la barra o de la barra más delgada del paquete (fy, en MPa, es el esfuerzo de fluencia de las barras longitudinales, o 850/ f y , con fy en kg/cm²)

b) 48 diámetros de la barra del estribo; ni que

c) La mitad de la menor dimensión de la columna. La separación máxima de estribos se reducirá a la mitad de la antes indicada en una longitud no menor que:

a) la dimensión transversal máxima de la columna;

b) un sexto de su altura libre; ni que

c) 600 mm arriba y abajo de cada unión de columna con trabes o losas, medida a partir del respectivo plano de intersección.

Estribos y zunchos

Los estribos se dispondrán de manera que cada barra longitudinal de esquina y una de cada dos consecutivas de la periferia tenga un soporte lateral suministrado por el doblez de un estribo con un ángulo interno no mayor de 135 grados. Además, ninguna barra que no tenga soporte lateral debe distar más de 150 mm (libres) de una barra soportada lateralmente. Cuando seis o más varillas estén repartidas uniformemente sobre una circunferencia se pueden usar anillos circulares rematados como se especifica en la sección 5.1.7; también pueden usarse zunchos cuyos traslapes y anclajes cumplan con los Requisitos.

La fuerza de fluencia que pueda desarrollar la barra de un estribo o anillo no será menor que seis centésimas de la fuerza de fluencia de la mayor barra o el mayor paquete longitudinal que restringe. En ningún caso se usarán estribos o anillos de diámetro menores de 7.9 mm (número 2.5).

Grapas


 Para dar restricción lateral a barras que no sean de esquina, pueden usarse grapas formadas por barras rectas, cuyos extremos terminen en un doblez a 135 grados alrededor de la barra o paquete restringido, seguido de un tramo recto con longitud no menor que seis diámetros de la barra de la grapa ni menor que 80 mm. Las grapas se colocarán perpendiculares a las barras o paquetes que restringen y a la cara más próxima del miembro en cuestión. La separación máxima de las grapas se determinará con el criterio prescrito antes para estribos.