DISEÑO ESTRUCTURAL PDF

ESTRUCTURA DISEÑO ESTRUCTURAL ESTAPAS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ETAPAS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ELEMENTOS ESTRUCTURALES Una estructura consiste en una serie de partes conectadas con el fin de soportar una carga. Ejemplos de ellas son los edificios, los puentes, las torres, los tan...

ESTRUCTURA DISEÑO ESTRUCTURAL ESTAPAS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ETAPAS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL ELEMENTOS ESTRUCTURALES Una estructura consiste en una serie de partes conectadas con el fin de soportar una carga. Ejemplos de ellas son los edificios, los puentes, las torres, los tanques, las presas. El diseño estructural es un proceso mediante el cual se define la geometría y las dimensiones de una estructura para que cumpla una determinada función con un grado de seguridad razonable y que tenga un comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio. Además deben satisfacerse otros requisitos, tales como mantener el costo dentro de los límites económicos y satisfacer determinadas exigencias estéticas. Si los problemas de diseño se contemplan en toda su complejidad, puede afirmarse que no suelen tener solución única si no solución razonable. Estructuración: Se elige tipo de material, se conocen sus propiedades mecánicas y se ubican todos los elementos estructurales. Análisis: Se determinan las fuerzas internas generadas en la estructura debido a las fuerzas externas que actúan sobre la misma. Dimensionamiento: Se determinan las propiedades geométricas de los elementos estructurales, basándose en un reglamento oficial vigente. Detallado: Se comunica al constructor como debe ser la estructura, mediante planos y especificaciones. Consiste en determinar la respuesta de estructuras ante la aplicación de cargas o desplazamientos, es decir, permite calcular las fuerzas internas en cualquier punto de una estructura. Para realizar el análisis de una estructura (obtener las fuerzas internas y reacciones), es necesario seguir los pasos siguientes: Modelar la estructura, determinar las acciones que pueden afectar a la estructura y elegir un método para el análisis. Consiste en idealizar la estructura real por medio de un modelo teórico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponibles. La modelación incluye la suposición de las propiedades geométricas de las distintas secciones, las cuales pueden tener que modificarse e irse refinando a medida que se obtienen resultados del análisis. Las principales acciones a las que puede estar sujeta una estructura, según su duración pueden ser: permanentes, variables o accidentales. Estas acciones se representan en las estructuras como cargas distribuidas o puntuales.  Acciones permanentes: Las acciones permanentes son las que obran en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad varía poco con el tiempo. Las principales acciones que pertenecen a esta categoría son: la carga muerta; el empuje estático de suelos y de líquidos y las deformaciones y desplazamientos impuestos a la estructura que varían poco con el tiempo, como los movimientos diferenciales permanentes de los apoyos.  Acciones permanentes: su intensidad puede considerarse que no varía con el tiempo (carga muerta)  Acciones variables: Las acciones variables son las que obran sobre la estructura con una intensidad que varía significativamente con el tiempo. Las principales acciones que entran en esta categoría son: la carga viva; los efectos de temperatura; las deformaciones impuestas y los hundimientos diferenciales que tengan una intensidad variable con el tiempo, y las acciones debidas al funcionamiento de maquinaria y equipo, incluyendo los efectos dinámicos que pueden presentarse debido a vibraciones, impacto o frenado.  Acciones variables: su intensidad varia con el tiempo (carga viva)  Acciones accidentales: Las acciones accidentales son las que no se deben al funcionamiento normal de la edificación y que pueden alcanzar intensidades significativas sólo durante lapsos breves. Pertenecen a esta categoría: las acciones sísmicas; los efectos del viento; las cargas de granizo; los efectos de explosiones, incendios y otros fenómenos que pueden presentarse en casos extraordinarios.  Acciones accidentales: puede tomar valores significativos solo durante pequeñas fracciones de la vida útil de la estructura. Tipos de acciones que pueden afectar a las estructuras: Carga muerta (CM) Carga viva (CV) Carga accidental (CA) La seguridad de una estructura deberá verificarse para el efecto combinado de todas las acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente. Posibles acciones que actúan simultáneamente: CM CM+CV CM+CA CM+CV+CA Las cargas se pueden representar como cargas distribuidas o puntales. Las cargas puntuales, también conocidas como cargas concentradas, son aquellas que se aplican en un punto o área muy pequeña del elemento estructural. Las cargas distribuidas, también conocidas como cargas repartidas, son aquellas que se aplican en toda la longitud del elemento estructural o en una parte de éste. Conocido el modelo idealizado de la estructura y las acciones externas que actuarán sobre la misma, es necesario conocer los efectos de las fuerzas externas sobre la estructura, es decir, conocer las fuerzas internas (los momentos flexionantes y de torsión, las fuerzas axiales y cortantes, así como las deflexiones y desplazamientos laterales). Para calcular las fuerzas internas, es necesario realizar el análisis estructural. Se debe elegir entre un análisis elástico y un análisis plástico. El tipo de análisis depende de la relación considerada entre esfuerzos y deformaciones. En el análisis elástico se supone que una estructura agota su resistencia cuando cualquiera de las secciones de los elementos que la integran alcanza su máxima capacidad de carga. Esto es cierto únicamente en el caso de estructuras hechas con materiales con un comportamiento elástico lineal. En el análisis plástico la estructura puede seguir admitiendo incrementos de carga, aún cuando alguna de sus secciones haya alcanzado su resistencia, puesto que la naturaleza inelástica del material permite que la sección siga deformándose sin llegar a fallar. Esto es cierto en el caso de estructuras hechas con materiales con un comportamiento elastoplástico. Algunos de los elementos más comunes de que constan las estructuras son: los tirantes, las vigas y las columnas. Tirantes: Son miembros sometidos a fuerzas de tensión. Debido a la naturaleza de esta carga, son elementos esbeltos. Vigas: Son miembros horizontales rectos usados principalmente para soportar cargas verticales. Se clasifican según la manera en que se apoyan. Columnas: Son miembros generalmente verticales y resisten cargas axiales. En algunos casos las columnas se encuentran sujetas a carga axial de compresión y momento flexionante, en estos casos se les llama columnas flexocomprimidas.  P P Mx y y x x Columna comprimida Columna flexo-comprimida