Tipos de Estructuras y Cargas

 

 – FIC FIC- UNASAM ANÁLISIS ESTRUCTURAL II –

ALUMNA: MENA RUIZ LEIDY CÓDIGO: 092.0904.318

TIPOS DE ESTRUCTURAS Y CARGAS

INTRODUCCIÓN Las estructuras que un ingeniero diseña y analiza va a tener el fin de soportar determinadas cargas existen muchos tipos de estructuras y esto va a depender de los fines a los que estará destinado. Lo fundamental que se debe tener en consideración es el costo que originara ésta en función de la seguridad que brinda y en la forma estética en la que se presenta,para ello tenemos que realizar estudios para determinar la forma en la que se presentará nuestra estructura ya sea como una armadura,un marco,una viga,etc. Para el análisis trabajaremos idealizando la parte interna de la estructura para poder hallar las reacciones,deformaciones,etc.,para ello aplicaremos los conceptos de la mecánica estructural. Cuando ya tenemos las cargas internas procederemos a diseñar la estructura de tal modo que se satisfagan los criterios de resistencia,estabilidad y deflexión. Después de haber hecho todo esto solo nos queda plasmar nuestras estructuras a la realidad, realizando un planeamiento de actividades y sobretodo contando con la estricta supervisión de la obra para asegurar que se cumplan todas nuestras expectativas con respecto al proyecto y de esta forma es como concretamos la construcción.

CLASIFICACIÓN DE ESTRUCTURAS: Es importante conocer los elementos que componen una estructura además de su función y sus principales características. Elementos estructurales: Tirantes: Se encuentran sometidos a una fuerza de tensión,estos miembros son esbeltos y sus perfiles pueden ser redondos,rectangulares,angulos,c redondos,rectangulares,angulos,canales,etc. anales,etc.

 

 – FIC FIC- UNASAM ANÁLISIS ESTRUCTURAL II – Vigas: Son miembros horizontales que soportan cargas verticales.  Una vez que el peso de la carga se apila en la viga, las fuerzas internas proporcionan una resistencia a la deformación. El diseño de vigas se hace con la finalidad de que estas resistan el momento flexionante. Columnas: Son miembros verticales que soportan cargas axiales. TIPOS DE ESTRUCTURAS: Un sistema estructural está dado por la combinación de elementos estructurales y por los materiales por los que están hechos. Armaduras: Las armaduras están formadas por barras en tensión y elementos tipo columna.El uso de armaduras en la construcción va a depender de las características que queremos a darle a nuestro sistema estructural por ejemplo cuando se requiere que el claro de nuestra estructura sea grande y su altura no se un criterio importante a considerar es recomendable utilizar una armadura.Una de las ventajas que tiene una armadura con respecto a una viga es que la armadura requiere menos material que una viga. Cables: Los cables son flexibles y soportan cargas en tensión.Este tipo de estrcuturas tienen una gran ventaja con respecto a las armaduras y las vigas cuando se utilizan en puentes y techos de edificios,pues al estar siempre en tensión los cables no se desploman repentinamente. Arcos: Los arcos tienen resistencia a la compresión debido a que se presentan en forma inversa a los cables.Son utilizados en puentes,domos para techos y en aberturas para muros de mapostería. Marcos: Están compuestos de vigas y columnas articuladas.la resistencia de un marco va a estar dado por las interacciones de momento entre vigas y columnas y económicamente podemos obtener un beneficio si se varian los tamaños entre vigas y columnas. Estructuras Superficiales: Este tipo de estructuras presentan un espesor muy pequeño en comparación con sus otras dimensiones.Es muy flexible y actúa como una membrana sometida a tensión pura .Se pueden

 

 – FIC FIC- UNASAM ANÁLISIS ESTRUCTURAL II – utilizar materiales rigidos para su fabricación como por ejemplo el concreto pre reforz ado y se le s puede dar la forma deseada ya sea un cilindro o un paraboloide. CARGAS Las cargas de diseño suelen especificarse en códigos,se trabajará con dos códigos ,el código general de construcción y los códigos de diseño,cada uno brinda al ingeniero estructural las pautas necesarias para llevar a cabo el proyecto.El código de diseño proporciona normas técnicas detalladas y se usan para establecer los requisitos del diseño estructural. Cuando diseñamos una estructura debemos especificar que cargas actuaran en ella. Cargas muertas: Las cargas muertas van a estar presentes en la estructura siempre y con esto nos referimos a los elementos de la estructura como por ejemplo las vigas,columnas,losas,muros,etc. de los cuales nos interesara el peso como la carga.Para determinar las cargas se cuenta con tablas las cuales nos ayudan a estimar su valor. Cargas vivas: Son cargas variables en magnitud y localización.Existen márgenes para proteger a las estrcuturas de sobrecargas y deflexiones. Cargas en edificios: En los edificios las cargas vivas son uniformes para cada piso,dependiendo de la función que este desempeñará.Las cargas se tabulan en códigos y estos incluyen márgenes para proteger a la estructura de sobrecargas. Para reducir la carga a un solo piso,porque es poco probable que la carga actúe simultanemamente en todo el edificio,se utiliza la siguiente ecuación:

     ( √  )

 

L = Carga viva de diseño reducida por pie cuadrado de área soportada por el miembro. L0 = Carga viva de diseño no reducida por pie cuadrado de área soportada por el miembro. A1 = Área de influencia en pie cuadrado igual a cuatro veces el área de piso tributaria o portadora de carga efectiva para una columna y a dos veces el área de piso tributaria o portadora de carga efectiva de una carga. Se limita la reducción a no menos de 50% de L 0 para miembros que soportan un piso y a no menos de 40% de L0 cuando soportan mas de un piso,pero no se puede aplicar la reducción a las estructuras usadas como garajes,techos,etc.

 

 – FIC FIC- UNASAM ANÁLISIS ESTRUCTURAL II – Cargas de puentes: Existen códigos especiales para este tipo de estructura como lo son : AASHTO Y AREA.Las cuales son necesarias para los detalles que se deben tener en cuenta al momento de diseñar un puente.Para el diseño las cargas se colocan en laz zonas más criticas y así se calculanlos esfuerzos máximos por carga viva,al estar en movimiento los carros al pasar por el puente harán que se produzcan rebotes en el puente.En los códigos antes mencionados se podrán hallar la fracción de impacto con ciertas fórmulas. Cargas de viento: Cuando el viento impacta sobre las estructuras se produce energía cinética y se produce potencial y esto origina la carga de viento. El efecto que produce el viento sobre una estructura va a depender de ciertos factores como:ángulo de incidencia del viento,la forma y rigidez de la estructura.Las cargas pueden hallarse mediante métodos estáticos o dinámicos. Al utilizar el método estático la presión del viento estará dada por la energía cinética,utilizando la densidad del aire:

   

.

En estructuras de poca altura podemos estimar un valor para la velocidad del viento(100 mph),sin embargo cuando la altura es más grande se podrán obtener los datos requeridos en los mapas de zonificación eólica.Al tener la presión media del viento ,se multiplicará por los coeficientes que se consideren convenientes,dependiendo de la altura y orientación de la estructura. Para edificios altos o que presenten una forma que los haga sensibles al viento es recomendable utilizar el método dinámico,para ello se llevaran a cabo pruebas en túneles de viento con una réplica del edificio a estudiar y procurando darle las mismas condiciones ambientales que al edificio original y si esta a escala también se pueden determinar las deflexiones de éste. Cargas de nieve: En algunas zonas la nieve provoca cargas muy fuertes sobre los techos para ello se debe realizar el diseño pensando en este tipo de aspectos,las cargas dependerán de la forma del edificio,la geometría del techo,etc.Del mismo modo que con las cargas de viento,las cargas de nieve se determinaran con un mapa de zonas.No hay códigos que puedan cubrir a la totalidad las implicacias de este tipo de cargas,ya dependerá del criterio que tenga el ingeniero para dar solución a estos problemas. Cargas de sismo: Los sismos producen una interacción del suelo y la respuesta que ofrece la estructura.La distorsión de la estructura y la resistencia lateral de esta originará las cargas.Las magnitudes de éstas dependerán de la aceleraciones del suelo y la rigidez de la estructura.

 

 – FIC FIC- UNASAM ANÁLISIS ESTRUCTURAL II – En un sismo el suelo tendrá vibraciones horizontales y verticales,sin embargo para e l diseño solo te tomara en cuenta a las vibraciones horizontales debido a que las verticales suelen ser muy pequeñas y casi imperceptibles. Otras cargas naturales: En el diseño de una estructura podemos considerar otro tipo de cargas, dependiendo del uso que tendrá y la ubicación geográfica que tiene.Por ejemplo:los cambios de temperatura,asentamientos,etc.Los códigos nos proporcionarán los límites de éstos y las combinaciones que podemos hacer.