INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULA
FUNDAMENTOS DE MECANICA DE LOS MEDIOS CONTINUOSCARGAS
ESTRUCRUTALES4 SEMESTRE GRUPO: BING. SAULO BRAVO
CRUZINTEGRANTES:JOSBIN GARRIDO VILLAGRANCESAR FELIPE MORALES
MERIDAULISES ALEJANDRO GOMEZ SEGOVIAALEXIS RAMIREZ DE LOS
SANTOSMOISES BARRIOS VILLALOBOSVALENTIN PEREZ ROBLERO
IntroduccinLa ingeniera civil abarca todos los diversos campos
de la construccin, con ello emplea diversos enfoques para obtener
un objetivo y as tener un bienestar social.Como en toda ingeniera
esta se divide en diversas labores o especialidades las cuales son
de suma importancia, en este caso nos dimos a la tarea de abordar
en el mbito de estructuras y con mayor precisin nuestro tema es
cargas estructurales, lo cual se refiere a todos los procesos que
aborda en una edificacin, casa habitacin, puentes, en fin cualquier
estructura diseada en la imaginacin del hombre. En el siguiente
trabajo se dar a conocer la definicin de carga estructural, los
antecedentes del tema, las diversas clasificaciones de las cargas
en una estructura y en qu consisten cada una de ellas, as como las
como las partes que componen las cargas estructurales como son
columnas, vigas o trabes entre otros.El objetivo general del
proyecto es mostrar la aplicacin de los vectores en en este tema y
asi conocer la importancia que estos tienen en la ingeniera
civil.
ANTECEDENTESEl hombre desde sus comienzos se ha sentido con la
necesidad de transformar su entorno para su bienestar comn, inventa
y construye sistemas estructurales que en cada momento le resuelven
los problemas que se presentan, a lo largo de la historia las
estructuras a sufrido una diversidad de cambios que ha mejorado el
funcionamiento de las civilizaciones. Ao 13000 a.C. Los primeros
pobladores ya construan sus tiendas con armazones (estructuras) de
palos de madera sobre los que se colocaban pieles de animales.
Hacia el ao 8000 a.C. Aparecen estructuras tales como puentes
bsicos construidos de troncos de madera sobre pilares de piedra
plana. Si bien no eran muy seguros dado que los componentes no
estaban sujetos, cumpla su misin: permitir el paso de personas
sobre ro de poca profundidad sin mojarse. Hacia el ao 2500 a.C.
Algunas estructuras son el telar de la edad de bronce y el cigoal,
una especie de gra empleada para extraer agua de un ro o lago a un
recipiente situado en un lugar ms alto. Ao 432 a.C. Con la
utilizacin de materiales fuertes y resistentes, como la piedra, se
dio un salto cualitativo muy grande. Se buscaba la perpetuidad de
las obras, sin reparar en los gastos ni en el tiempo empleados para
terminarlas. Un ejemplo de estructura construida en esta poca es el
Partenn en Grecia. Ao 140 a.C. Los acueductos construidos por los
romanos eran estructuras extraordinariamente resistentes que se
utilizaban para trasvasar agua entre lugares de altitudes anlogas
separadas por valles o zonas bajas. Estaban formadas por bloques de
piedra con una forma y disposicin que evitaban el derrumbamiento
debido a su propio peso y al del agua. Ao 132 d.C. En la Europa
Medieval se construyen puentes de piedra que solan tener viviendas
encima de ellos y en sus partes laterales, por ejemplo el puente
sobre el Armo (Florida). Tambin la fabricacin de grandes barcos de
madera a remo y a vela adopta una estructura interna especfica que
permita una construccin ms sencilla y resultados ms satisfactorios
dado que la embarcacin era ms resistente al impacto de las olas.
Hacia el ao 1555 A partir de la Edad Media para construir iglesias
y catedrales se utilizaban en muchos casos estructuras con una
combinacin de columnas y paredes de piedra que sujetan el peso de
todo el edificio. La madera solamente se utiliza para construir
andamios y algunas veces los techos. En esta poca los materiales ms
empleados eran la piedra, madera y en menor proporcin el acero. En
el siglo XVIII Se construye el primer puente de acero, en
Inglaterra sobre el ro Severn en Coalbrookdale entre los aos 1775 y
1779 por Abraham Darby. Tiene una longitud de 30 m y se emplearon
387 toneladas de hierro fundido para su construccin. A partir de
ese momento, el acero comienza a desplazar a la piedra (y en menor
medida a la madera) en la mayor parte de las construcciones que
disponan de estructuras como elemento de sujecin.
Las cargas estticas es cuando un cuerpo est cargado
estticamente, es por defecto (falta) o exceso de electrones. Todo
cuerpo tiende a estar neutro (igualdad de carga, no existe la carga
neutra).
El desnivel de cargas se hace por prdida de electrones (slo los
electrones son mviles), esto saltan al frotar un cuerpo por otro
con distinta caracterstica. Estos cuerpo son no conductores.
Aunque el proceso del porqu saltan es un fenmeno difcil de
explicar, lo que se observa es que hay electrones que se "pegan" a
uno de los cuerpos, en forma proporcional a la superficie y
velocidad de la friccin. Aunque el salto es de uno a otro
indistintamente, habr mayor saltos en un sentido, que al igual que
un condensador, al perder el contacto, quedar cargado.Las
estructuras se calculan para resistir las cargas permanentes y las
sobrecargas. En todos los casos deber dejarse constancia en los
planos del estudio de cargas efectuado. La carga permanente est
constituida por el peso de todas las partes fijas, de la
construccin como muros, pisos, techos, tabiques, instalaciones y
artefactos fijos. La sobrecarga est formada por los pesos de las
personas, instalaciones y otros artefactos mviles y por la accin
del viento. Esta ltima sobrecarga podr no tenerse en cuenta para
edificios de menos de 15 m de altura o en aquellos cuya relacin
altura/ancho sea menor o igual a 2.
Cargas PermanentesSon las cargas en las cuales las variaciones a
lo largo del tiempo, stas son raras o de pequea magnitud y tienen
un tiempo de aplicacin prolongado. En general, consisten en el peso
de todos los materiales de construccin incorporados en el edificio,
incluyendo pero no limitado a paredes, pisos, techos, cielorrasos,
escaleras, elementos divisorios, terminaciones, revestimientos y
otros tems arquitectnicos y estructurales incorporados de manera
similar, y equipamiento de servicios.Cargas accidentalesSon cargas
dinmicas pero son aproximadas usando cargas estticas equivalentes.
La mayor parte de los edificios y puentes pueden utilizar este
procedimiento cuasi-esttico y solo en casos especiales se requiere
un anlisis modal o dinmico. Cargas dinamicasEstas son las cargas
que muestran importantes efectos dinmicos. Los ejemplos incluyen
las cargas de impacto, las olas, las rfagas de viento y los
terremotos fuertes. Debido a la complejidad del anlisis, las cargas
dinmicas se tratan normalmente como cargas estticamente
equivalentes para el diseo sistemtico de estructuras comunes.
Combinacin de carga Se produce una combinacin de carga cuando ms de
un tipo de carga acta sobre la estructura. Los cdigos de diseo
suelen especificar una variedad de combinaciones de carga junto con
los factores de ponderacin para cada tipo de carga a fin de
garantizar la seguridad de la estructura bajo diferentes escenarios
de probables cargas.
VigaEn ingeniera y arquitectura se denomina viga a un elemento
estructural lineal que trabaja principalmente a flexin. En las
vigas, la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y
suele ser horizontal.El esfuerzo de flexin provoca tensiones de
traccin y compresin, producindose las mximas en el cordn inferior y
en el cordn superior respectivamente, las cuales se calculan
relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En
las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o
punzonamiento. Tambin pueden producirse tensiones por torsin, sobre
todo en las vigas que forman el permetro exterior de un forjado.
Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante
un modelo de prisma mecnico.
Teora de vigas de Euler-BernoulliLa teora de vigas es una parte
de la resistencia de materiales que permite el clculo de esfuerzos
y deformaciones en vigas. Si bien las vigas reales son slidos
deformables, en teora de vigas se hacen ciertas simplificaciones
gracias a las que se pueden calcular aproximadamente las tensiones,
desplazamientos y esfuerzos en las vigas como si fueran elementos
unidimensionales.Los inicios de la teora de vigas se remontan al
siglo XVIII, trabajos que fueron iniciados por Leonhard Euler y
Daniel Bernoulli. Para el estudio de vigas se considera un sistema
de coordenadas en que el eje X es siempre tangente al eje
baricntrico de la viga, y los ejes Y y Z coincidan con los ejes
principales de inercia. Los supuestos bsicos de la teora de vigas
para la flexin simple de una viga que flecte en el plano XY
son:Hiptesis de comportamiento elstico. El material de la viga es
elstico lineal, con mdulo de Young E y coeficiente de Poisson
despreciable.Hiptesis de la flecha vertical. En cada punto el
desplazamiento vertical slo depende de x: uy(x, y) = w(x).Hiptesis
de la fibra neutra. Los puntos de la fibra neutra slo sufren
desplazamiento vertical y giro: ux(x, 0) = 0.La tensin
perpendicular a la fibra neutra se anula: yy= 0.Hiptesis de
Bernoulli. Las secciones planas inicialmente perpendiculares al eje
de la viga, siguen siendo perpendiculares al eje de la viga una vez
curvado.Las hiptesis (1)-(4) juntas definen la teora de vigas de
Timoshenko. La teora de Euler-Bernouilli es una simplificacin de la
teora anterior, al aceptarse la ltima hiptesis como exacta (cuando
en vigas reales es slo aproximadamente cierta). El conjunto de
hiptesis (1)-(5) lleva a la siguiente hiptesis cinemtica sobre los
desplazamientos:
Deformaciones y tensiones en las vigasSi se calculan las
componentes del tensor de deformaciones a partir de estos
desplazamientos se llega a:
Materiales utilizadosA lo largo de la historia, las vigas se han
realizado de diversos materiales; el ms idneo de los materiales
tradicionales ha sido la madera, puesto que puede soportar grandes
esfuerzos de traccin, lo que no sucede con otros materiales
tradicionales ptreos y cermicos, como el ladrillo.La madera sin
embargo es material ortotrpico que presenta diferentes rigideces y
resistencias segn los esfuerzos aplicados sean paralelos a la fibra
de la madera o transversales. Por esa razn, el clculo moderno de
elementos de madera requiere bajo solicitaciones complejas un
estudio ms completo que la teora de Navier-Bernouilli,
anteriormente expuesta.A partir de la revolucin industrial, las
vigas se fabricaron en acero, que es un material istropo al que
puede aplicarse directamente la teora de vigas de Euler-Bernouilli.
El acero tiene la ventaja de ser un material con una relacin
resistencia/peso superior a la del hormign, adems de que puede
resistir tanto tracciones como compresiones mucho ms elevadas.A
partir de la segunda mitad del siglo XIX, en arquitectura, se ha
venido usando hormign armado y algo ms tardamente el pretensado y
el postensado. Estos materiales requieren para su clculo una teora
ms compleja que la teora de Euler-Bernouilli.
Conclusin:El conocimiento de las cargas estructurales es el
desafo con el que nos enfrentamos los ingenieros civiles hoy en da,
ya que el compromiso desde una pequea estructura como por ejemplo
una casa habitacin hasta las obras colosales de grandes magnitudes
como puentes y edificios, es muy grande, debido a que se ponen
vidas en juego.Por tanto concluimos que el aprendizaje y el
conocimiento adecuado de los vectores es de suma importancia en la
carrera de ingeniera civil y para profundizar es de suma
importancia en la rama de estructuras, ya que son una de las bases
de las cargas estructurales.
6mEsc: 1:5014m6m
Esc: 1:207.50m4.75m
