Tipos De Estructuras Reticuladas.


Una estructura reticulada es idealizada como una asociación de elementos o "miembros", que son las barras, representadas por sus ejes. Los nudos de estructuras son considerados como puntos, despreciando las perturbaciones locales existentes en las dos extremidades de cada barra y las cercanías de las cargas concentradas. Es así considerada válida en toda la estructura, la hipótesis de secciones planas (Navier-Bernoulli). Gracias a esta hipótesis los esfuerzos internos considerados son los esfuerzos "seccionales" (esfuerzos normales, momentos flectores, esfuerzos cortantes, momentos de torsión). Conocidos estos parámetros, pueden ser fácilmente calculadas las tensiones, en cualquier punto de la sección transversal.

Los desplazamientos considerados son los desplazamientos lineales de los puntos del eje de la barra y las rotaciones de las secciones transversales. Desplazamientos lineales y rotaciones que son "Desplazamientos angulares", son llamados desplazamientos generalizados.

Las acciones directas que actúan sobre la estructura y también los esfuerzos internos solicitantes, son acciones fuerzas "generalizados" ya que pueden ser fuerzas o "momentos". Normalmente el punto en que concurren los ejes de dos o más barras es llamado nudo. Esta noción de nudo es entonces generalizado, designándose también como nudo la extremidad libre de una pieza en "voladizo" y también la extremidad de una barra vinculada a un apoyo. A parte de esto se pueden crear, cuando fuera conveniente, nudos llamados "ficticios", dividiendo una misma barra en dos o más elementos.




















En el caso de un nudo "ficticio" al cual concurren dos barras cuyos ejes se sitúan en una misma recta. En la Figura 1.1d, el nudo 3 es "ficticio". Debiendo tener cuidado; el nudo ficticio 3 no es rotula sino que mas bien tiene continuidad en ese punto, el mismo pórtico es representado en la Figura 1.1b, sin ese nudo.

Las estructuras reticulares son los siguientes tipos:

Planas:

1.- Celosía Plana (nudos articulados, cargas en el plano).

2.- Pórtico Plano (cargas en el plano).

3.- Emparrillado (cargas normales al plano)

Espaciales:

4.- Celosía Espacial (nudos articulados).

5.- Pórtico Espacial.

Las vigas continuas son tratadas, conforme la conveniencia como pórticos planos o emparrillados (si todas las cargas actúan normalmente a la viga en un mismo plano, como emparrillado; si hay cargas oblicuas o efectos de temperatura, como pórtico plano). A no ser cuando existe impedimento opuesto por un apoyo, los nudos pueden desplazarse en varias direcciones o girar. Esta claro que para imponer un cierto desplazamiento o rotación a un nudo es preciso aplicar una fuerza o momento en ese nudo. Aunque exista resistencia al desplazamiento por parte de la estructura, ese desplazamiento es posible solamente un apoyo rígido torna un desplazamiento imposible. Es muy importante observar que las longitudes de las barras no son invariables, como muchas veces se admite a titulo de simplificación en el cálculo "manual" (En programas de análisis de estructuras de Edificios

Altos; muchas veces se considera a las losas de piso como "Diafragmas Rígidos"). En consecuencia del esfuerzo normal, las longitudes de las barras pueden variar. El nudo 2 de la estructura de la Figura 1.1a, por ejemplo puede desplazarse tanto en la dirección horizontal, como también en la dirección vertical, dando lugar en este caso, a un acortamiento de la columna que une a los nudos 1 y 2, los desplazamientos de los nudos 2 y 5 en la dirección horizontal pueden ser diferentes, correspondiendo esa diferencia al alargamiento o acortamiento de la viga que une los nudos 2 y 5. El nudo 2 también puede girar entorno a un eje normal al plano de la figura. Se puede ver así que cada nudo de una estructura de pórtico plano puede presentar 2 desplazamientos lineales en dos direcciones ortogonales correspondientes al sistema de referencia adoptada y una rotación o desplazamiento angular, en torno de un eje perpendicular al plano de la figura. En un pórtico plano existe 3 desplazamientos posibles o "gados de libertad" por nudo, excepto en la direcciones en que esos desplazamientos fueran impedidos por apoyos.

En celosía plana se consideran apenas dos desplazamientos lineales por nudo en el plano. Como los nudos son articulados, sus rotaciones no son consideradas, pues ningún efecto tendría sobre la estructura. No tiene sentido hablar de rotaciones de nudos en una celosía.

Los esfuerzos Internos considerados en las celosías son en general apenas los esfuerzos normales de tracción y compresión. En Pórticos planos se consideran dos desplazamientos lineales, en el plano y una rotación en torno del eje normal al plano como "grados de libertad" de los nudos. Los esfuerzos internos son esfuerzos normales, momentos flectores en torno al eje de la sección normal al plano, los esfuerzos cortantes en la dirección del eje de la sección contenida en el plano.

En los emparrillados se consideran por nudo un desplazamiento lineal perpendicular al plano y dos rotaciones en torno de dos ejes ortogonales contenidos en el plano. Los esfuerzos internos son momentos flectores en torno de su eje de sección de su eje de sección contenido en un plano, momentos de torsión (en torno al eje de la pieza) y esfuerzos cortantes en la dirección del eje de la sección normal a su plano. No se consideran esfuerzos normales.

En las celosías espaciales se consideran por nudo tres desplazamientos lineales en tres direcciones ortogonales correspondientes al sistema de referencia adoptado. En general los esfuerzos solicitantes considerados son apenas los esfuerzos normales.

En los pórticos espaciales se consideran por nudo, tres desplazamientos lineales y tres rotaciones, correspondiente a los tres ejes del sistema de referencia adoptado. Los esfuerzos internos son esfuerzos normales, momentos flectores según los dos ejes de sección. Se puede apreciar de esta forma que las estructuras del tipo 1 presentadas en la clasificación de tipos de estructuras reticulares, tienen dos grados de libertad por nudo, los tipos 2, 3 y 4 tres grados de libertad y los del tipo 5, seis grados de libertad.