APRENDIENDO ESTRUCTURAS

Uniones metálicas

Nuestra experiencia nos indica la dificultad que tienen los nuevos alumnos de estructuras en asimilar el concepto de rigidez de los vínculos entre elementos estructurales.
Pongamos un ejemplo: ante la cuestión siguiente planteada a los alumnos ⁽¹⁾:

1. Dicho nudo no gira.
2. Los ángulos relativos entre barras varían.
3. Los ángulos relativos entre barras no varían

Se constata que gran parte de estos asimilan el concepto de nudo rígido al de nudo que no gira (respuesta 1) confundiendo nudos rígidos y empotramientos. Obviamente la respuesta correcta es que los ángulos relativos entre barras no varían.

En este sentido, es buena idea acompañar la clase con ejemplos de estructuras de barras para lo que puede servir cualquier juego de construcción para niños (advierto de la dificultad de hacer nudos rígidos con un tornillo, como por otro lado ocurre en la realidad), y también acudir a las uniones típicas de acero donde la cuestión está bastante estudiada. En mi caso, por ejemplo, suelo ayudarme de una fotografía del libro de W. F. Chen, “Practical Analysis for Semi-Rigid Frame Design” que me permite tratar también el caso intermedio del nudo semirrígido.

También aconsejo relacionar la explicación de la rigidez de los nudos con el comportamiento estructural asociado. Las siguientes imágenes (tomadas de “Basic structural behaviour. Understanding structures from models” de Barry Hilson) aclaran lo anterior:

• En la primera imagen, que podéis ver aquí abajo y que podría corresponderse con una estructura convencional de acero, se puede observar una estructura de nudos articulados. Como se aprecia, para garantizar la estabilidad de dicha estructura frente a las acciones horizontales es necesario que se dispongan arriostramientos, concretamente en la figura se observa una cruz de San Andrés que permite arriostramiento en los dos sentidos:

  

• En la segunda imagen, por el contrario, se utilizan nudos rígidos (podría ser el caso de una estructura de pórticos de hormigón). Se puede observar que no es necesario disponer elementos adicionales para garantizar la estabilidad frente a acciones horizontales:

  

Como se observa, la filosofía de diseñar con uno u otro tipo de nudos supone realizar estructuras distintas, con comportamientos diferentes.

(1) Nota: La cuestión de la rigidez de los nudos se analiza en el curso E1 Introducción a las estructuras