Diseño de armaduras para techo

¿Qué son las armaduras para techo?

Una armadura estructural para techo es un conjunto de piezas de acero, madera u otro material, que están ensambladas de forma adecuada, para poder soportar la cubierta o techo de una casa o edificio, es por ello que el diseño de armaduras para techo debe de realizarse muy minuciosamente en todos los aspectos.

Las armaduras o armazones de techos son sistemas coplanares en donde todos sus elementos estructurales están unidos.

La finalidad de una armadura para techo es soportar la carga del techo (incluyendo su propio peso) en grandes claros con dimensiones reducidas de la estructura y con el menor espacio posible, deben ser resistentes a cargas de viento, nieve, cielos falsos, cargas vivas y toda carga que pueda incorporarse a la estructura.

Los nudos o uniones de estas estructuras, están sometidos a esfuerzos de tipo axial, es por ello que debe realizarse un análisis estructural adecuado para cada caso.

armadura howe

Luz de armadura

Cabe aclarar que el claro o luz de una armadura es la distancia entre los nudos o extremos de la misma, pero la pregunta surge en la situación en que la armadura está apoyada en muros, en estos casos no se toma la cara del muro, sino que se toma la luz de centro a centro de cada apoyo en el muro.

En el caso de formar un marco con las columnas de los extremos, entonces se tomará la cara exterior de la columna en cada punto de apoyo para definir la luz de la armadura.

Partes de una armadura de techo

tipos de armaduras

Características de las armaduras planas

  • Los sistemas de armaduras planas se pueden construir con madera, acero y concreto armado.
  • Son sistemas bidimensionales
  • Las cuerdas superior e inferior se separan por elementos triangulares, lo que da una mayor estabilidad estructural.

Tipos de armaduras estructurales (tipos de armaduras para techos)

  • Armadura tipo tijera (usada en pequeñas luces en donde se requiere una altura superior en el techo, dejando mucho espacio en el mismo)
  • Armadura tipo dientes de sierra (obtención de claros de hasta 15 m)
  • Armaduras tipo A
  • Armaduras de montante maestro
  • Armaduras tipo Pratt (es la armadura más empleada en construcciones de acero)
  • Armadura tipo Howe (es la armadura descrita en la figura anterior con sus componentes)
  • Armadura tipo Warren (muy utilizada en grandes luces)
  • Armadura tipo Mansard
  • Armadura tipo Polonceau
  • Armadura de cuerda y arco (empleada generalmente en cúpulas de gimnasios y construcciones grandes)
  • Armadura tipo Fink (usada cuando las pendientes del techo son muy pronunciadas)

Armadura Howe (hasta claros de 30 m)

Antes de mencionar los demás tipos de estructuras, vamos a explicar un poco a una de las armaduras de techos más comunes, como ser la tipo Howe.

Esta armadura de techo fue patentada en 1840, según muchos escritos históricos fue utilizada mucho antes en madera.

Los montantes de esta armadura se observan que son verticales entre el borde superior y el borde interior.

Las diagonales se unen en cada extremo, exactamente en donde coincide un montante con el tirante en la parte inferior, y con la diagonal en la parte superior.

El número de paneles depende del claro o luz de la cercha, la armadura tipo Howe puede ser empleada para salvar claros de hasta 30 m, las diagonales trabajan a compresión, mientras que las rectas a tensión, es muy usada en pendientes fuertes.

Armadura Warren (claros entre 12 a 38 m)

Una característica es que se forman una serie de triángulos isósceles o equiláteros, y pueden usarse para cubrir áreas de hasta 90 m, lo normal es que se usen en claros entre 12 a 38 m por la facilidad de maniobrar toda la estructura, según el material se puede maximizar esta luz.

Armadura Pratt (claros entre 12 a 38 m)

¿Qué es armadura tipo Pratt?

Esta armadura se diferencia de la Howe porque las barras son inclinadas en el sentido contrario. Usualmente para cubrir longitudes de 12 a 38 m.

Usada en pendientes muy grandes, generalmente soportadas por perfiles de sección en caja, y sus nodos atornillados a sus placas.

Armadura Fink (claros del orden de 36.5 m)

¿Qué son las armaduras Fink?

Es una armadura muy utilizada en claros muy grandes, la mayoría des us miembros están a tensión, mientras que los sujetos a compresión.

Armadura Polonceau (hasta claros de 24 m)

Armadura no convencional por su complejidad a la hora de construirla, con este tipo de armadura se alcanza un promedio de los 24 m de luz.

Armadura Tipo Belga (hasta claros de 30 m)

Estas armaduras tienen sus diagonales perpendiculares a la cuerda superior.

Armadura Dientes de Sierra (hasta claros de 15 m)

Usualmente se fabrica para talleres con distancias de hasta 15 m, es una estructura de forma asimétrica, así como sus cargas.

Correcto ensamble en armaduras de metal

El ensamble se puede realizar con tornillos, con cartela o soldadura, es mas recomendable usar tornillos para mejorar la distribución de las cargas en los nodos.

Correcto ensamble en armaduras de metal

Fijarse en las uniones marcadas en círculo rojo, muchas veces se realiza de manera errónea estas uniones, algunos las colocan adentro del perfil con soldadura, y de paso con pocas puntadas de soldadura, haciendo que la estructura sea muy inestable.

Las uniones de los nodos deben de realizar de lomo a lomo del perfil, con tornillos (debidamente calculados para soportar la carga en ese nodo).

Tipos de armaduras para techos

Recomendaciones

  • En la práctica, las uniones deben de realizarse por medio de unas láminas llamadas cartelas, de las cuales se atornilla la estructura, se puede remachar o soldar de forma adecuada a la estructura.
  • Una armadura de techo bien diseñada debe soportar tanto la carga del techo, el propio peso de la armadura, vientos, nieve, etc.
  • Siempre tomar en cuenta toda la carga posible del techo, el tipo de tejado que llevará, las capas de aislantes térmicos, y demás factores para evitar imprevistos estructurales que serán un lío cuando está montado todo el sistema.

¿Qué recomendación nos dejarías en los comentarios, sobre los errores más comunes al realizar trabajos de armaduras en techos?

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¿Cómo se clasifican las armaduras en estatica?

Las armaduras en estática se clasifican en función de su tipo de carga y su configuración estructural. Las clasificaciones comunes incluyen armaduras isostáticas, hiperestáticas e hipoestáticas.

– Armaduras isostáticas: Son estructuras en las cuales todas las fuerzas y momentos internos pueden ser determinados mediante las ecuaciones de equilibrio estático. Estas armaduras tienen un número adecuado de apoyos y desconocidos para resolver el sistema de ecuaciones.

– Armaduras hiperestáticas: Son estructuras que tienen más apoyos y desconocidos que los necesarios para resolver el sistema de ecuaciones. Esto significa que el número de incógnitas es mayor que el número de ecuaciones de equilibrio estático. Para resolver estas armaduras, se requiere utilizar métodos adicionales como los desplazamientos compatibles o el método de los trabajos virtuales.

– Armaduras hipoestáticas: Son estructuras que tienen menos apoyos y desconocidos que los necesarios para resolver el sistema de ecuaciones. Esto significa que el número de incógnitas es menor que el número de ecuaciones de equilibrio. Estas armaduras son inestables y deben ser restringidas o apoyadas con elementos adicionales para asegurar su estabilidad.

¿Qué es una armadura en Ingeniería Civil?

Una armadura en ingeniería civil es un conjunto estructural compuesto por elementos lineales, como vigas y columnas, que trabajan en conjunto para resistir las cargas y proporcionar estabilidad a una estructura.

Estos elementos se conectan entre sí mediante uniones rígidas, como soldaduras o pernos, formando un sistema de soporte resistente.

La armadura se utiliza comúnmente en la construcción de puentes y edificios de gran envergadura para distribuir y transferir las cargas de manera eficiente, garantizando la seguridad y estabilidad de la estructura.

¿Cuál es el tipo de armadura más resistente?

La armadura más resistente es la armadura de diamante.

¿Cuáles son los 5 miembros de una armadura de techo?

Los 5 miembros de una armadura de techo son:

1. Cumbrera: Es la viga horizontal que se ubica en la parte superior del techo, en el punto más alto donde se encuentran las dos vertientes.

2. Cabrios: Son las vigas diagonales que se extienden desde la cumbrera hasta los extremos inferiores de la armadura, proporcionando soporte adicional y resistencia al techo.

3. Correas: Son las vigas horizontales que se colocan entre la cumbrera y los cabrios para reforzar y estabilizar la estructura de la armadura.

4. Tirantes: Son las vigas diagonales que se instalan en la parte inferior de la armadura, conectando los cabrios con los muros o vigas de apoyo, para evitar el movimiento lateral.

5. Puntal: Es una viga vertical que se coloca en el centro del techo, desde la cumbrera hasta el nivel inferior de la armadura, proporcionando soporte adicional y evitando el pandeo de la estructura.

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👨🏻‍💻 Alberto Pinto


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15 comentarios en «Diseño de armaduras para techo»

  1. Muy didáctica y presisa la información. Aconsejo desglosar el gráfico presentado al inicio luego de cada describir cada tipo de estructura, ayudaría mucho más.

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  2. Muchas gracias por el articulo esta muy didactico, me gustaria ver sobre galpones para ovinos gracias

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  3. Muy ilustrativo este artículo muchas veces construimos techumbres sin saber a ciencia cierta si es adecuada al edificio y se producen gastos innecesarios. Gracias

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