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LA SOLUCIN A UNA NECESIDAD: LAS CERCHAS EN
LA INGENIERA
ANALISIS ESTRUCTURAL
TEMA DE ENSAYO: ESTRUCTURAS TIPO ARMADURAS
AUTOR: RAFAEL GONZLEZ WALLS
A 21 DE FEBRERO DEL 2015

Las cerchas en la ingeniera www.Prontubeam.com
La solucin a una necesidad:
Las cerchas en la ingeniera
Este ensayo se realiz gracias al apoyo de la Librera de Ingeniera Estructural de
la Universidad de California, Berkeley, comentada al final del archivo. El propsito
de este, es su publicacin y apoyo a la pgina: www.Prontubeam.com, que
semanalmente nos apoya con artculos relacionados con la ingeniera civil. De
antemano, espero les sea de su agrado.
Las cerchas o armaduras son muy importantes y esenciales para un ingeniero
civil y especficamente para la ingeniera estructural debido a que su utilizacin y
empleo en los diferentes tipos de estructuras y formas geomtricas, es necesario
mayoritariamente por el enorme apoyo y soporte que dan a la estabilidad
geomtrica global de una estructura, claro, si se emplea correctamente. La
comprensin de la distribucin de los miembros de una estructura o cercha y su
funcin, es esencial para un entendimiento profundo de los sistemas que se
pueden ramificar de este tipo de estructura: cercha o armadura (Vase en la
siguiente figura 1).
Figura 1 Ejemplo de una cercha o armadura
Citando a R.C. Hibbeler: Una armadura es una estructura compuesta de
elementos delgados, unidos en sus extremos. Los elementos que se usan
comnmente en la construccin consisten en puntales de madera, barras de
metal, ngulos o canales. Las conexiones en la juntas suelen formarse al
empernar o soldar los extremos de los elementos a una placa comn, llamada
placa de empalme o simplemente pasando un perno o un pasador de gran tamao
a travs de cada uno de los elementos estructurales. La armaduras planas se
ubican en un solo plano y a menudo se emplean como soporte (apoyo) de techos
y puentes, creo que es crucial el conocer este tipo de estructuras, porque podran
ser de gran utilidad y funcionalidad para diferentes soluciones en el entorno de
nuestra profesin, y en concreto para la ingeniera estructural. De alguna manera
cuando nosotros observamos, en mi caso, este tipo de estructuras creemos que
son un poco ms fcil de comprender y emplear en las grandes obras de la
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ingeniera; pero resulta ser que el cuidado y empleo de cada elemento en una
cercha es muy importante y esencial para que exista un soporte seguro y que de
alguna manera sea funcional para la utilizacin que le dar la sociedad (Vase en
la siguiente figura 2).
Figura 2 Interaccin de Fuerzas Axiales
El principal empleo de este tipo de estructura en la ingeniera estructural se da en
los puentes, en diferentes tipos de diseo y empleo o distribucin de elementos.
Entre las ms comunes cerchas se encuentran las Pratt, Howe, Warren, Parker,
Baltimore, Warren subdividida, K, por mencionar algunas (Vase en la siguiente
figura 3). En estas es muy importante como ya se coment, el observar la funcin
que tienen, en cuanto al tipo de fuerza que contiene cada elemento; estos
elementos pueden estar a tensin o compresin, dependiendo la distribucin de
las cargas que se emplean a la armadura, ser la forma en que se distribuyan las
fuerzas en comprensin o tensin en los elementos.
Figura 3 Algunos tipos de cerchas o armaduras
Un ejemplo empleado por el profesor Godden es el siguiente: Imaginemos una
cerca en voladizo, voladizo significa que se encuentra empotrada de un extremo
(Vase en la siguiente figura 4); en esta se aplica una fuerza cortante hacia arriba
en el punto extremo inferior derecho, se observara que los elementos de la parte
superior se doblaran por el tipo de fuerza que tienen, en este caso estarn

comprimindose, mientras que los diagonales se encontraran en tensin (Vase
en la siguiente figura 5). Ahora imaginemos que esta fuerza se aplica en el punto
extremo superior derecho, se observara que los elementos de la parte inferior se
doblaran, as como los que se encuentran en diagonal (Vase en la siguiente
figura 6). Desde un muestreo fsico de lo que esto representa, es muy interesante
y fascinante el poder observar los ejemplos que muestra el profesor e identificar la
compresin y tensin que muestran los elementos de una cercha cuando se
presentan la compresin y tensin de un elemento. Por un lado, un elemento en
tensin, se estirara y tratara de alargarse, mientras que un elemento en
compresin, se acortara y tratara de encogerse; sin duda alguna este pequeo
ejemplo es clave y muy crucial para poder entender el comportamiento que
presenta una cercha.
Figura 4 Ejemplo de una cercha empotrada
Figura 5 1era Aplicacin de un cortante vertical
Figura 6 2da Aplicacin de un cortante vertical
Dentro de este tipo de estructuras, la modelacin e interaccin que se da en un
aula de clases, parte de la idea de que los elementos que forman una cercha se
encuentran articulados, por lo tanto los grados de libertad que presentan se
encuentra a partir de las componentes x y y. De alguna manera en la prctica,

especficamente en un puente, los elementos se unen a partir de pin joints junta
articulada (Vase en la siguiente figura 7), en donde muchas veces las rotaciones
son permitidas por el asentamiento que le dan las cargas que se encuentran
distribuidas en las cerchas. Comento que son distribuidas, por el motivo de que en
un puente existen cargas muertas y cargas vivas que se encuentran interactuando
constantemente en estas. En estas conexiones se pueden unir varios elementos,
las ms comunes presentan cinco, debido a dos elementos que se encuentran
horizontales, uno vertical y los faltantes en diagonal.
Figura 7 Ejemplo terico de un pin-joint
Continuando con la buena informacin que presenta el profesor Godden, uno de
los primeros e importantes tipos de cerchas es la que se presenta en el Lift
Bridge. Este puente simple se utiliza para introducir muchos aspectos importantes
de un puente. Por ejemplo el puente de Sacramento (Vase en la siguiente figura
8), que presenta entre sus caractersticas ms particulares, unos contrapesos que
permiten la elevacin de un vano del puente; a lo largo de este, presenta una
truss-warren y a lo ancho una K-truss. Estos ltimos permiten un soporta para la
torsin y endurece los miembros superiores de la cercha, lo que permite una
mayor estabilidad. Tambin presenta un tipo de voladizo muy importante en la
geometra de sus elementos, que se encuentran verticales y diagonales. En
referencia a los soportes transversales, tambin permiten contraponer a un
pandeo lateral de la estructura.
Figura 8 Armadura para un "Lift Bridge" - Sacramento Bridge

El Simple Supported Bridge es una cercha que se encuentra asentando
simplemente en los apoyos o columnas (Vase en la siguiente figura 9). En este
tipo de cerchas, la cortante puede actuar en cualquier direccin con la misma
intensidad, lo cual podra generar inestabilidad. Este tipo de puentes, como muy
pocos, pueden presentarse tres paneles en el ancho de la escultura y tres paneles
en la profundidad de la misma. Dentro de su especificacin ms importante, se
encuentra la deflexin en el punto medio del vano, debido a la carga muerta que
presenta el puente y a los tipos de conexiones que se presentan en el mismo;
dentro de la interaccin de las cargas, se encuentran las de los autos o el mismo
ferrocarril, as como las cargas que presentan estos objetos. Por otro lado,
algunas veces presentan elementos horizontales en donde su funcin es rigidizar
los elementos verticales que se presentan en la cercha.
Figura 9 Ejemplo de un Simple Supported Bridge Berna Bridge
El Bascule Truss Bridge es un tipo de puente en voladizo (Vase en la siguiente
figura 10). Estos se comportan como puentes simplemente apoyados, los cuales
se levantan en un ngulo de 80. Tienen una longitud bastante amplia y permiten
soportar grandes cargas. Empleados en Europa para el Ferrocarril y el trfico de
automviles. Como el Lift Bridge este presenta un contrapeso para poder
levantar la estructura de la cercha. Dichos movimientos se dan a partir de unos
motores mecnicos, los cuales algunas veces pueden ser maquinas hidrulicas.
Figura 10 Ejemplo de Bascule Truss Bridge Johnson Street Bascule Bridge

El Cantilever Bridge es un puente en voladizo, el cual es muy utilizado para
poder abrirse, levantarse y permitir el trfico fluvial en metrpolis cercanas a ros o
canales (Vase en la siguiente figura 11). En estos se pueden presentar trfico
vial, as como el ferrocarril, por lo cual deben ser dobles horizontalmente. En la
parte inferior de su estructura, presentan caparazones cnicos lineales, los cuales
hacen rgidos a los elementos en conjunto. El perfil de este tipo de cerchas, se
ajusta a las cargas uniformemente distribuidas en voladizo y los momentos que
pudieran generar las

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