PRINCIPIOS BASICOS DEL ANALISIS ESTRUCTURAL

1.) PRINCIPIOS BASICOS DEL ANALISIS ESTRUCTURAL. El análisis estructural es una disciplina que constituye uno de los pilares pilares de la carrera de ingeniería ingeniería civil, mecánica y arquitectura arquitectura;; su dominio es indi indisp spens ensab able le para para los los profe profesi sion onal ales es que que se dedic dedican an al dise diseño ño de estructuras tales como rascacielos, puentes, presas, plantas industriales, plat plataf afor orma mass marí marítitima mas, s, etc. etc. Como Como asig asigna natu tura, ra, el anál anális isis is estr estruc uctu tural ral contribuye al entrenamiento en el manejo de conceptos abstractos y a la adqu adquis isic ició ión n de abi abililida dades des inte intele lect ctua uales les requer requerid idas as para para el ejerc ejercic icio io profesional de la ingeniería. !as !as cond condic icio ione ness que, que, en prin princi cipi pio, o, debe debe satis satisfa face cerr todo todo anál anális isis is estructural son las de equilibrio y las de compatibilidad teniendo en cuenta el comportamiento tenso"deformacional de los materiales. #enera #eneralme lmente nte,, las condici condiciones ones de compat compatibi ibilid lidad ad o las relaci relacione oness tenso"d tenso"defo eforma rmacio cional nales es de los materia materiales les result resultan an difíci difíciles les de satisf satisface acer  r  estr estric icta tame ment nte, e, por por lo que que pued pueden en adopt adoptars arse e solu soluci cion ones es en que que estas estas condiciones condiciones se cumplan cumplan parcialmente, parcialmente, siempre que sean equilibradas equilibradas y que se satisfagan a posterioridad las condiciones de ductilidad apropiadas.

2.) SISTEMA SISTEMA ESTRUCTURA ESTRUCTURAL: L: Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo $nico y cuyo objetivo es darle solución %cargas y forma& forma& a un problema civil determinado. En algunos casos los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en si un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas o maci'as y muros, y se anali'an siguiendo los conceptos y principios básicos de la mecánica.

El sistema estructural constituye el soporte básico, el arma'ón o esqueleto de la estructura total y (l transmite las fuer'as actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economía. En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos) " " "

*orma materiales y dimensiones de elementos cargas. !os cuales determinan la funcionalidad, economía y est(tica de la solución propuesta.

Sistemas estructurales i!erest"tic#s. +on aquellos sistemas estables, para calcularlos se recurren a diversos m(todos motivados a que la estructura es estáticamente indeterminada. atemáticamente una estructura es iperestática cuando el n$mero de incógnitas es mayor que el n$mero de ecuaciones, por tanto el valor obtenido en la ecuación de grado de iperestaticidad es mayor a cero.

Sistemas estructurales is#st"tic#. +on aquellos sistemas estables y para calcularlos se recurren a las ecuaciones de equilibrio estático. atemáticamente

una estructura es

isostática cuando el n$mero de incógnitas es igual al n$mero de ecuaciones, por tanto el valor obtenido en la ecuación de grado de indeterminación es igual a cero.

T#$#s l#s sistemas estructurales est"% i%te&ra$#s !#r c#m!#%e%tes. Las c#m!#%e%tes !ri%ci!ales $e u%a estructura s#% las si&uie%tes: Tira%tes:  aquellos miembros sometidos solo a fuer'as a-iales de tensión. !a carga se aplica a los tirantes solamente en los e-tremos. !os tirantes no pueden resistir fuer'as generadas por fle-ión.

C#lum%as: elemento estructural que transmite, a trav(s de compresión, el peso de la estructura sobre otros elementos estructurales que se encuentran debajo. Estas pueden ser diseñadas para resistir las fuer'as laterales del viento o de los movimientos sísmicos. !as columnas son frecuentemente usadas para soportar vigas o arcos sobre los cuales las partes superiores de las paredes o tecos descansan.

Dia'ra&mas: componentes estructurales que son placas planas generalmente los diafragmas tienen una muy alta rigide' en su plano. Com$nmente se usan en pisos y muros cortantes. !os diafragmas pueden salvar claros entre vigas o columnas. ueden estar rigidi'ados con costillas para resistir mejor las fuer'as fuera de su plano.

Clasi'icaci(% $e Sistemas Estructurales /.

Sistema $e #rma Acti*a:  Estructuras que trabajan a tracción o compresión

0.

simples, tales como los cables y arcos. Sistemas $e +ect#r Acti*#: Estructuras en estados simultáneos de esfuer'os de tracción y compresión, tales como las cercas planas y

1.

espaciales. Sistemas $e Masa Acti*a: Estructuras que trabajan a fle-ión, tales como las

2.

vigas, dinteles, pilares y pórticos. Sistemas $e Su!er'icie Acti*a: Estructuras en estado de tensión superficial, tales como las placas, membranas y cáscaras %3ro'co,/444&.

Sistemas $e #rma Acti*a. Ca,les: !os cables son estructuras fle-ibles debido a la pequeña sección transversal en relación con la longitud. Esta fle-ibilidad indica una limitada resistencia a la fle-ión, por lo que la carga se transforma en tracción y tambi(n ace que el cable cambie su forma seg$n la carga que se aplique.

Arc#s +i se invierte la forma parabólica que toma un cable, sobre el cual act$an cargas uniformemente distribuidas seg$n una ori'ontal, se obtiene la forma ideal de un arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla sólo fuer'as de compresión. El arco es en esencia una estructura de compresión utili'ado para cubrir grandes luces.

Sistemas $e +ect#r Acti*# Cercas: Consid(rese aora la estructura obtenida volcando el cable acia arriba y refor'ando sus tramos rectos con el fin de conferirles resistencia a la compresión. !a 5fleca negativa5 o elevación modifica la dirección de todas las tensiones y el cable invertido se convierte entonces en una estructura de compresión pura) es el ejemplo más simple de armadura. !as barras comprimidas transmiten a los soportes la carga aplicada a la parte superior  de la armadura, sobre los apoyos act$an fuer'as verticales iguales a la mitad de la carga y los empujes dirigidos acia afuera. El empuje puede absorberse por medio de contrafuertes de material resistente a la compresión como la mampostería, o un elemento de tracción tal como un tensor de acero. Estas armaduras elementales de madera con tensores de ierro, se construyeron en la Edad edia para sostener los tecos de pequeñas casas e iglesias.

Sistemas $e !is#s: Consiste en una estructura plana conformada por la unión varios elementos %cáscara, viga, cerca& de tal manera que soporte cargas perpendiculares a su plano. +e clasifican por la forma en que transmiten la carga a los apoyos.

Sistemas $e mur#s: Es un sistema construido por la unión de muros en direcciones perpendiculares y presenta gran rigide' lateral. Este sistema es uno de los más usados en edificaciones en 'onas sísmicas.

Sistemas $e Su!er'icie Acti*a Placas !os sistemas de entramado son particularmente eficientes para transferir cargas concentradas y para lograr que toda la estructura participe en la acción portante. Esta eficiencia se refleja no sólo en la mejor  distribución de las cargas sobre los apoyos, sino en la menor relación espesor a lu' de los entramados rectangulares. !a relación espesor a lu' en los sistemas de vigas paralelas empleados en la construcción corriente varía entre 6/7/8, /7029, seg$n el material de las vigas.

uer-as estructurales Es el esfuer'o que debe soportar una estructura predeterminada, se anali'an mucos esfuer'os, pero los esfuer'os estructurales que más se consideran son los esfuer'os de compresión, y el esfuer'o de fle-ión de los materiales. El esfuer'o de compresión se calcula con la siguiente fórmula)

e/A D(%$e: e  Esfuer'o %Ej. :eton sobre metro cuadrado,