Embed Size (px)
Citation preview
CARGA:
Fuerza aplicada
Aplicada desde el exterior
Fuerza externa
Sobre toda estructura actuan siempre distintos tipos de cargas (Siempre son fuerzas externas)
Cargas vivas / Cargas muertas (según su constancia)
Peso (carga gravitaria constante e ineludible)
Cargas incidentales
Viento
Terremoto
Cargas ocultas
Expansión térmica
Asentamiento
PESO [GRAVEDAD]
VIENTO
Su rigidez depende de la unión (no rotación)
Colapsa sin afectar la integridad de sus partes
Marco rectangular con uniones articuladas Marco triangular con uniones articuladas
Su rigidez no depende de la unión
La integridad de sus partes impide el colapso
El Triangulo como figura geométricamente rígida
TERREMOTO
EXPANSIÓN TÉRMICA
ASENTAMIENTO
Toda carga actuante impone un efecto en el material del cuerpo sobre el que actua. A este efecto de la carga en el material lo
llamamos esfuerzo (stress)
Existen fundamentalmente dos tipos de esfuerzo:
TENSIÓN
COMPRESIÓN
Y combinaciones de éstos dos:
CORTANTE
MOMENTO (VUELCO Y ROTACIÓN)
TORSIÓN
TENSIÓN
El esfuerzo de tensión se produce cuando el material se ve sujeto a la acción de dos fuerzas coaxiales divergentes
Este esfuerzo persigue una deformación específica: estiramiento. El aumento en longitud producto del estiramiento impone una reducción en el espesor del cuerpo porque la materia no se crea (modulo de Young)
TENSIÓN
COMPRESIÓN
El esfuerzo de compresión se produce cuando el material se ve sujeto a la acción de dos fuerzas coaxiales convergentes
Este esfuerzo persigue una deformación específica: aplastamiento. La reducción en longitud producto del aplastamiento impone un aumento en el espesor del cuerpo porque la materia no se destruye.
COMPRESIÓN
El esfuerzo cortante se establece cuando el material se enfrenta a dos fuerzas opuestas en dirección separadas entre sí una mínima distancia.
CORTANTE [SHEAR]
CORTANTE [SHEAR]
MOMENTO
El esfuerzo de momento se establece cuando el material se enfrenta a dos fuerzas opuestas en dirección separadas entre sí por una distancia [X]
A esta combinación de fuerzas se le conoce como par de giro [turning couple]
La distancia entre las fuerzas es El brazo de momento (palanca)
M = F(X)
El esfuerzo de momento combina tension y compresión
MOMENTO
MOMENTO
TORQUE
El esfuerzo de torque se produce cuando el material se ve sujeto a la acción de dos par de giros opuestos actuando simultáneos en torno a su eje.
Este esfuerzo persigue una deformación específica: torsiónCuando un cuerpo tuerce el mismo rota en torno a su propio eje
TORQUE
Toda carga actuante impone un efecto en el material del cuerpo sobre el que actua. A este efecto de la carga en el material lo
llamamos esfuerzo (stress)
Todo esfuerzo siempre persigue (no necesariamente consigue) una deformación específica para ese tipo de esfuerzo.
Las deformación de un cuerpo siempre supone la perdida (o cambio) de su forma. No hay sino un sólo tipo de deformación.
Existen sin embargo, varios comportamientos de la deformación:
ELÁSTICOPLÁSTICO
RIGIDODURO
BLANDO
Estos comportamientos se manifiestan en cualquier material en mayor o menor grado y pueden operar de manera combinada.
ELÁSTICO
PLÁSTICO
RÍGIDO
DURO
BLANDO
VERTICAL HORIZONTAL
EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
EQUILIBRIO DE ROTACIÓN
PAR DE GIRO
A esta combinación de fuerzas se le conoce como par de giro [turning couple]
La distancia entre las fuerzas es El brazo de momento (palanca)
El esfuerzo de momento se establece cuando el material se enfrenta a dos fuerzas opuestas en dirección separadas entre sí por una distancia [X]
Transferencia / Reducción de empuje lateral y vuelco en catedral gótica
La carga (peso) inicial se divide en partes iguales que se transfieren diagonalmente a los extremos, en este punto la fuerza actua en sus vectores vertical y horizontal, cada uno de todavía menor magnitud.
Estructura contra apoyada
La estabilidad del conjunto contra apoyado, se basa en la cancelación de fuerzas simétricamente opuestas. Se trata de dos debilidades que se apoyan mutuamente.
En aquellos casos en los que las fuerzas actuantes, exceden las reacciones máximas, (generalmente empuje horizontal) el colapso de la estructura ocurre ante el desplazamiento de los extremos y la rotación del angulo en la unión de los elementos contra apoyados
Anclar los extremos
Amarrar los extremos (elemento tensor)
Rigidizar la unión (asegurarla indeformable)
Estructura contra apoyada
Su rigidez depende de la unión (no rotación)
Colapsa sin afectar la integridad de sus partes
Marco rectangular con uniones articuladas Marco triangular con uniones articuladas
Su rigidez no depende de la unión
La integridad de sus partes impide el colapso
El Triangulo como figura geométricamente rígida
Diagrama de fuerzas en cercha de par y nudillo
Estructura contra apoyada
Arcos: [estructura contra apoyada]El arco efectivamente se trata igualmente de una estructura contra apoyada cuyos elementos se componen de partes operando en compresión. .
Para que se considere un arco, debe tener los componentes aquí ilustrados, en esta misma disposición y transferir las cargas y manejar los esfuerzos, tal como en este caso. La forma no es importante
Cancelación del Empuje lateral
Cancelación del Empuje lateral
MEDIOPUNTO PERALTADO REBAJADO
HERRADURA TUDOR CARPANEL
OJIVAL ANGULAR [TRUNCADO] PLANO
Tipos de Arcos
Mientras que la forma (geometría) del arco no es lo que lo define propiamente, la forma es el recurso que se emplea para identificar los distintos tipos de arcos y clasificarlos
Variaciones espaciales del arco
El arco queda definido entonces por sus componentes y su manera de transferir cargas y manejar esfuerzos
La bóveda es un arco proyectado en el espacio, con todas las implicaciones estáticas que ello supone
La cúpula es un arco rotado en el espacio, con todas las implicaciones estáticas que ello supone
Combinaciones
La cúpula se combina con tambor y pechinas sobre cuatro arcos independientes
La bóveda de crucería cancela el empuje lateral de la bóveda de medio cañon
Falsos ejemplos
Falsos ejemplos
Falsos ejemplos
Falsos ejemplos
Sistema Arquitrabado [poste y dintel]
El pórtico se compone de un elemento horizontal (dintel) apoyado sobre dos elementos verticales (postes).
El dintel opera como una viga elemento estructural que transfiere cargas perpendiculares a su eje sujeto a esfuerzo de flexión
Los postes constituyen columnasElemento estructural que transfiere cargas a lo largo de su eje sujeto a esfuerzo de compresión
PORTICO TÍPICO
DINTEL [VIGA]
POST
E [C
OLU
MN
A]
POST
E [C
OLU
MN
A]
Sistema Arquitrabado
PORTICO ARTICULADO PORTICO RÍGIDO
En un portico articulado se manifiesta compresión en la cara superior y tensión en la cara inferior de la viga
En un portico rígido se alternan/invierten los esfuerzos conforme se alterna la curvatura de deformación El esfuerzo es cero cuando cambia la curva (inflexión)
El esfuerzo es cero a todo lo largo del eje neutro de la viga
PORTICO RÍGIDO SIMPLE
Sistema Arquitrabado
PORTICO RÍGIDO COMPUESTO
En un portico rígido se alternan/invierten los esfuerzos conforme se alterna la curvatura de deformación El esfuerzo es cero cuando cambia la curva (inflexión)
MOMENTO FLEXOR
El esfuerzo de momento se establece cuando el material se enfrenta a dos fuerzas opuestas en dirección separadas entre sí por una distancia [X]
A esta combinación de fuerzas se le conoce como par de giro [turning couple]
La distancia entre las fuerzas es El brazo de momento (palanca)
M = F(X)
El esfuerzo de momento combina tension y compresión
MOMENTO DE INERCIA
La viga antepone su integridad al momento actuante, que no puede rotar su mitades, haciéndola flexar.
El momento de inercia se establece a partir de la combinación de esfuerzos que suponen la reacción a la compresión (tope de viga) con la reacción a la tensión (fondo de viga) separadas ellas por la altura (peralto) de la viga.
El peralto de la viga es entonces el brazo del momento resistente (inercia) y como tal, es determinante de la resistencia de la viga.
CORTANTE Y MOMENTO EN VIGAS
Sistema Arquitrabado
El sistema arquitrabado generalmente opera en camadas (“layers”) se disponen elementos cada vez mas livianos y numeroso sobre los mas pesados, alternando su orientación
Este procedimiento permite ir reduciendo el tamaño del hueco a techar que igualmente invierte su orientación en cada camada.
Viguería en madera
Viguería en hormigón
Viguería en acero
Losas en un sentido
Las losas en un sentido (one way slab) operan como un portico proyectado en el espacio (con todas sus connotaciones estáticas y espaciales).
Las losas en un sentido se suspenden a través de la distancia mas corta de un espacio triangular, sostenidas de dos lineas de apoyo, que pueden ser una pared de carga o bien una viga maestra.
Opera similar a una lona suspendida entre dos cables (lineas de apoyo) Su deformación también es similar
El comportamiento de la losa en un sentido, permite entenderla también como una sucesión de vigas muy proximas entre sí
Losas en un sentido
Losas en dos sentidos
Las losas en dos sentidos (two way slab) operan como un cruce bidireccional de vigas en secuencia. Requieren para su disposición un modulo estructural cuadrado (que no prefiera dirección alguna) y cuatro lineas de apoyo.
Las losas en dos sentidos resultan mucho mas resistentes que las de un solo sentido. Su deformación es muy inferior, lo que se traduce a mayores luces, menores peraltos o mayores resistencias, conforme mejor convenga.
Opera similar a una lona suspendida entre cuatro cables (lineas de apoyo) Su deformación también es similar
Losas en dos sentidos
Losas en dos sentidos
Las losas en dos sentidos, se comportan como una entramada de vigas que se intersectan en direcciones perpendiculares. Este particular arreglo asocia cada viga con aquellas que les resultan inmediatas, y se ayudan entre sí. De ahí se deriva su particular resistencia.
Se puede construir una combinación de vigas literalmente igual al modelo comparativo. (entramada perpendicular) Se le conoce como armadura espacial (space frame). De gran resistencia y rigidez.
La resistencia del conjunto es en efecto, mucho mayor que la de un solo individuo.
Las losas en un sentido se comportan como una sucesión de vigas paralelas que al fin y al cabo son independientes. Si una de las vigas en la secuencia se ve afectada por una carga particular, viene obligada a resistirla por su cuenta, sin afectar (o verse asistida) por las vigas vecinas. La resistencia del conjunto no es mucho mayor que la de un sólo individuo.
Armaduras espaciales
Transferencia de cargas
Discipación de cargas
El concepto de presión se entiende como la relación entre una carga y la superficie en la que ésta opera.
Queda determinada por la ecuación:
Fuerza / area
De esta manera, a mayor area actuante, menor será la fuerza efectiva o bien, mayor será la fuerza requerida para conseguir un mismo efecto
Una carga puede repartirse entre una mayor superficie, consiguiendo así reducir (discipar) su efecto en un material (esfuerzo)
