Anlisis Estructural I

INDICEINTRODUCCION. . 02

OBJETIVOS . . 03

1. INGENIERIA ESTRUCTURAL 042. ESTRUCTURA

. 052.1 FORMA Y ELEMENTOS QUE COMPONEN UNA ESTRUCTURA: .. 06 2.2 CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA . 13

2.3 TIPOS DE APOYO DE UNA ESTRUCTURA 14 3. ANLISIS ESTRUCTURAL ...... 15

4. MTODO DE ANLISIS ESTRUCTURAL 165. PRINCIPIOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL .. 166. ESTABILIDAD Y DETERMINACIN EXTERNAS 177. ESTABILIDAD Y DETERMINACIN INTERNA 188. PROCESO DE DISEO EN INGENIERA . 188.1 Grado de Indeterminacin Esttica o Grado de Hiperestaticidad (G.H):

8.2 Grado de Indeterminacin Cintica o Grado de Liberacin (GDL):

9. ESTRUCTURAS HIPERESTATICAS 19

9.1 GRADO DE HIPERESTATICIDAD TOTAL (G.H.T.)9.2 GRADO DE HIPERESTATICIDAD EXTERNA (G.H.E.)

9.3 GRADO DE HIPERESTATICIDAD INTERNA (G.H.I.)EJERCICIOS RESUELTOS 22

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE ESTRUCTURAS HIPERESTATICAS .. 23

CONCLUSION .. 24

BIBLIOGRAFA 25

INTRODUCCIONEn este trabajo trataremos los temas de estabilidad e hiperestaticidad donde toda estructura debe cumplir con las condiciones de las ecuaciones de equilibrio, ecuaciones de compatibilidad, calcular una estructura implica determinar tanto las incgnitas estticas ( reacciones, esfuerzos de extremo de barra y solicitaciones), ambos grupos de incgnitas estn relacionados entre s, por lo que, para el clculo, se deber decidir, en primer lugar que incgnitas son las principales si las estticas o las cinemticas y en segundo lugar de que tipo es la estructura.

Se dice que, un problema es hiperesttico cuando el nmero de incgnitas estticas (reacciones, esfuerzos, tensiones) es mayor que el nmero de ecuaciones de equilibrio de las que se dispone para resolverlo. El nmero de incgnitas en exceso sobre el nmero de ecuaciones se define como grado de hiperestaticidad del problema.

Comenzaremos introduciendo los conceptos fundamentales del clculo de estructuras, as como de su modelizacin y de los mtodos de clculo que se desarrollarn posteriormente.

Ya que existe una tendencia en algunos ingenieros a considerar una dependencia total de los programas de clculo de estructuras para todo, que les conduce a una falsa sensacin de seguridad. El ordenador es una herramienta muy potente, que en modo alguno puede sustituir a los conocimientos tericos, que deben situarse en primer lugar. Es un error atribuir a la herramienta que constituye el ordenador, las capacidades del conocimiento terico del clculo de estructuras, por ello debemos de no confiar demasiado en los programas de clculos.OBJETIVOS Determinar el nmero de fuerzas redundantes de la estructura o grado de indeterminacin esttica. Saber cmo determinar el grado de hiperestesiad de un sistema estructural

Identificar estticamente una estructura.

Diferenciar entre hiperestaticidad externa interna y total de una estructura Proponer ejemplos de estructuras con distintos grados de indeterminacin esttica.

FUNDAMENTO TEORICO

10. INGENIERIA ESTRUCTURALSe conoce como Ingeniera Estructural el rea o disciplina de la ingeniera que incluye el conjunto de conocimientos cientfico-tcnicos necesarios en las fases del proceso de concepcin, diseo y fabricacin de los sistemas estructurales que son necesarios para soportar las actividades humanas. Este proceso se desglosa en fases consecutivas que son las siguientes:

Fase 1: Concepcin.- Fase inicial que parte de una especificacin de requisitos y que requiere imaginacin creativa y juicio ingenieril para plantear alternativas y seleccionar una solucin.

Fase 2: Anlisis.- Fase que incluye las actividades conducentes a ratificar la adecuacin de la estructura a su objetivo de soportar unas cargas dadas en unas condiciones predefinidas. En esta fase se precisa determinar (mediante clculos que se basan en tcnicas y mtodos especficos) la respuesta de la estructura a cargas o acciones predefinidas; esta respuesta se mide, usualmente, estableciendo los esfuerzos en los elementos de la estructura y los desplazamientos en sus puntos ms representativos.

Fase 3: Diseo.- Dimensionamiento detallado de los elementos estructurales en base a los esfuerzos que han de soportar y los materiales de que estn compuestos.

Fase 4: Construccin o fabricacin.- Fase final en la que se realiza la Estructura aunque puede parecer que est ms directamente asociada con la ingeniera civil, tiene una fuerte relacin con todas aquellas especialidades de ingeniera que requieren un sistema estructural o componente para alcanzar sus objetivos. Son ejemplos de proyectos que requieren el uso de los mtodos y tcnicas de la ingeniera estructural los proyectos de estructuras de vehculos, componentes de mquinas, estructuras civiles, plantas industriales, medios de transporte, almacenamientos de gases o de lquidos, mecanismos de transmisin, estaciones de generacin de potencia, plantas de tratamiento de aguas, naves y plantas industriales, etc.La evolucin de la Ingeniera Estructural est asociada a la evolucin de la Mecnica de Materiales y del Anlisis Estructural, al desarrollo de tcnicas computacionales, a la introduccin de nuevos materiales constructivos, a la creacin de nuevas formas estructurales y al desarrollo de las tcnicas constructivas.

La Ingeniera Estructural se inici en el ao 500 a.C. cuando los griegos empezaron a utilizar piedra para construir estructuras cuyas columnas soportaban vigas horizontales (el templo de Hera, el tnel de Eupalinos y la escollera del actual puerto de Pitagorion son las tres grandes obras de su ingeniera). A la vez que la experiencia y las reglas empricas iban conformando el conocimiento, Aristteles y Arqumedes establecan los principios de la Esttica.11. ESTRUCTURAUna estructura es un sistema de elementos resistentes como vigas, arcos, losas, etc. Conectados entre s, de tal forma que es capaz de resistir su peso propio y las acciones exteriores (cargas, desplazamientos impuestos, acciones trmicas, geolgicas, etc.), sin sufrir movimientos relativos ni de conjunto, a excepcin de las deformaciones elsticas de los elementos que la constituyen. La funcin bsica de una estructura es la de soportar cargas. Esto conduce a una gran variedad de soluciones, dependiendo del propsito para el que la estructura va a ser construida.Por ejemplo, en el caso de un edificio de estructura metlica, los pilares soportan el tejado y las losas de piso, las paredes externas resisten las cargas de viento. Las losas de piso soportan las cargas de peso propio y sobrecarga y por intermedio de las vigas metlicas las transmiten a los pilares. El tejado resiste las cargas de viento y nieve que transmite a la estructura metlica. Las paredes del edificio trasladan las cargas de viento igualmente a la estructura metlica. Finalmente son los pilares metlicos los que transmiten a la cimentacin (zapatas o losas de cimentacin) la totalidad de cargas y sobrecargas del edificio.Otras tipologas de estructuras soportan cargas de otro tipo. Por ejemplo en el caso de un puente, la estructura del mismo debe soportar las cargas de peso propio, sobrecarga de vehculos, sobrecarga de personas, cargas trmicas y geolgicas, etc. En el caso de una presa su estructura debe soportar el empuje del agua embalsada, los esfuerzos trmicos, de retraccin, etc. Un muelle costero debe soportar las importantes cargas de las gras que descargan mercancas de los buques de transporte, la presin de las tierras de relleno del muelle, el empuje del agua, la accin del oleaje y los impactos de los barcos. Un tanque de petrleo o de gas debe resistir la presin interna del material almacenado y al mismo tiempo poseer la suficiente resistencia y estabilidad para soportar el viento, la nieve y las variaciones trmicas. Una torre de televisin debe ser capaz de soportar su peso propio y sobrecarga de uso, adems del viento, la nieve y las variaciones trmicas. Otros tipos de estructuras como: coches, barcos, aviones, cpsulas espaciales, trenes, etc. soportan igualmente un sistema ms o menos complejo de cargas, pero estn fuera del alcance de la ingeniera civil, situndose en otras reas de la ingeniera: mecnica, naval, aeronutica, etc.En cualquier caso, toda estructura desde la ms simple a la ms compleja, debe resistir siempre su carga de peso propio.De manera general se puede decir que cualquier obra civil precisa tener una estructura debidamente diseada. Ello implica tener en cuenta los siguientes atributos: Funcionalidad. Permitir que la construccin cumpla adecuadamente la funcin para la cual fue concebida. Seguridad. O sea debe soportar las cargas a las que se ver sometida durante su construccin y su uso a lo largo de toda su vida til prevista. Economa. Debe construirse usando materiales y procedimientos constructivos adecuados y teniendo en cuenta los costos de las diferentes alternativas. Esttica. Debe tener una apariencia adecuada que contribuya (o no vaya en detrimento) con la esttica de la construccin. En muchos casos adems de los cuatro atributos mencionados, deben cumplirse otros requisitos. Un caso muy claro que puede mencionarse es el impacto ambiental que la construccin puede producir. El peso relativo de cada uno de los aspectos sealados va a depender de las finalidades que tenga la estructura. Por ejemplo en un teatro tendrn mayor peso los aspectos estticos que en un galpn y as podran mencionarse otros ejemplos.

11.1 FORMA Y ELEMENTOS QUE COMPONEN UNA ESTRUCTURA:La decisin de la forma de una estructura depende en gran medida del ingeniero estructural y de la persona u organismo que le encarga el trabajo, as como del propsito para el que se va a construir la estructura, tambin de los materiales elegidos para su construccin y de las consideraciones estticas que deban aplicarse.

Normalmente para resolver un problema puede elegirse ms de una forma estructural y ser la experiencia, o las soluciones utilizadas en el pasado, lo que conducir a elegir la mejor solucin estructural. Por otro lado, nuevos materiales y nuevos procedimientos constructivos, pueden conducir a soluciones innovadoras que supongan ahorros econmicos o mejoras estticas.

Se denomina elemento estructural a cada una de las partes de una estructura que es capaz de resistir las cargas directamente aplicadas sobre l y trasladarlas al resto de la misma.Las estructuras por requerimientos de su anlisis o su construccin, se subdividen en una serie de elementos estructurales: vigas, arcos, losas, lminas, etc. Por ejemplo una viga puede formar parte de la estructura de un edificio o constituir por s sola una estructura para cruzar. Las vigas y los pilares son los elementos estructurales ms comunes que pueden resistir cargas, desarrollando esfuerzos axiles, esfuerzos cortantes, momentos flectores y momentos torsores, como ya se ha visto en otras asignaturas: Mecnica estructural y Resistencia de Materiales.

Viga de alma llenaCuando la luz a cubrir no es muy grande el elemento estructural usual es la viga de alma llena.A medida que aumenta el vano a salvar, la utilizacin de vigas de alma llena resulta antieconmica y hay que acudir a vigas en celosa, como el caso de la viga Warren en la construccin de puentes metlicos.

Viga en celosa tipo WarrenEn este tipo de estructuras los nudos funcionan como articulaciones y por eso a las estructuras construidas con este tipo de elementos se les denomina estructuras articuladas. Otro tipo de elementos estructurales utilizados en la construccin de edificios son los prticos.

Un prtico es una estructura constituida por vigas y pilares que resisten las cargas por medio de las uniones rgidas de sus elementos. Una estructura construida por vigas y pilares en los que las uniones de sus elementos son nudos rgidos, se le denomina estructura reticulada.

Estructura reticuladaLa utilizacin de vigas en celosa para soportar el tablero de un puente resulta imposible para vanos muy grandes. En este caso pueden utilizarse arcos. En la figura siguiente puede observarse un puente en el que el tablero est soportado por pndolas verticales apoyadas en el arco que trabajan a compresin.

Puente arco de tablero superiorPuede tambin disponerse el tablero de forma que est suspendido del arco mediante tirantes o pndolas verticales trabajando a traccin.

Puente arco de tablero inferiorEn el caso excepcional de puentes con un vano muy grande, pueden utilizarse cables para soportar el tablero del puente, como en el caso de los puentes colgantes, en donde los cables pasan por unos elementos verticales llamados pilas o torres.

Puente colganteUna estructura puede estar compuesta de diferentes elementos. Los elementos estructurales que constituyen una estructura, estos pueden ser elementos lineales o elementos de superficie o elementos espaciales.

Atendiendo a su geometra pueden distinguirse entre:

Elementos estructurales lineales: Son elementos estructurales lineales aquellos elementos que pueden esquematizarse como una lnea recta o curva. Estos elementos estn sometidos a solicitaciones de flexin, cortante, torsin. Ejemplos de este tipo de elementos son: la viga, el pilar, el arco, el cable, el tirante, etc. En este tipo de elementos una dimensin es muy grande frente a las otras dos.

Viga

pilar

arcoElementos estructurales unidimensionalesLa combinacin de elementos estructurales lineales por intermedio de nudos articulados o rgidos conduce a las siguientes formas estructurales.

Estructuras articuladas: En las estructuras articuladas la unin de todos los elementos lineales que las constituyen (barras) se realiza por medio de articulaciones. Segn que todos los elementos lineales estn o no en un plano se hablar de estructuras articuladas planas o estructuras articuladas espaciales. Tambin reciben el nombre de celosas planas o espaciales.Estructura articulada plana Estructura articulada espacial

Estructuras articuladas

Estructuras reticuladas: En las estructuras reticuladas, la unin de todos los elementos lineales que la constituyen (vigas y pilares), se realiza por medio de nudos rgidos. Segn que todas las cargas y los elementos lineales estn o no en un plano, se distingue entre estructuras reticuladas planas y estructuras reticuladas espaciales. Tambin reciben el nombre de prticos planos o espaciales.Estructura reticulada plana Estructura reticulada espacial

Estructuras reticuladasUna forma estructural constituida por barras rectas es el emparrillado. El emparrillado est constituido por una serie de barras rectas, normalmente constituyendo una parrilla ortogonal y situada en un plano horizontal, sometido a cargas perpendiculares al plano, momentos flectores y momentos torsores.Las deformaciones de los elementos del emparrillado estn constituidas por traslaciones perpendiculares a este y por dos giros ortogonales de ejes contenidos en el plano.Emparrillado

Otra forma estructural es la losa o placa que est constituida por un elemento bidimensional, normalmente situado en un plano horizontal y sometido a cargas del mismo tipo que en el caso del emparrillado.

Losa o placaCuando este elemento superficial plano est situado en un plano vertical se llama muro.

MuroComo elementos superficiales espaciales tenemos la lmina, que dependiendo de su forma reciben distintos nombres: bveda, cpula, etc.

Lmina

Bveda

CpulaEstructuras laminaresEn este tipo de elementos los esfuerzos son del tipo: axiles, cortantes, flectores, no existiendo normalmente momentos torsores.

Estructuras de barras: A una estructura compuesta solamente por barras le llamaremos estructura de barras. Para el anlisis de las estructuras de barras consideraremos que cada barra es un elemento o sea que no las subdividiremos. Vnculos entre las barras: Las barras pueden estar vinculadas entre s o a tierra (a travs de los apoyos) por uniones articuladas o empotradas. Cuando todas las uniones sean articuladas (no trasmiten momentos), todas las barras trabajarn a directa y la estructura decimos que es un reticulado. En este caso solo podra aparecer flexin de las barras cuando haya cargas aplicadas en un punto interior de alguna de las barras; los esfuerzos de flexin que genera la carga se producen solo en la barra en la que esta aplicada y su clculo es muy sencillo.

Cuando todas o algunas de las barras estn unidas por uniones empotradas (que trasmiten momentos) aparece flexin en las barras de la estructura y diremos que la estructura es un prtico.

Materiales lineales: Para resolver una estructura de barras, normalmente se utiliza la hiptesis de que los materiales son lineales, o sea que existe una relacin lineal entre tensiones y deformaciones.es conveniente sealar que el grado de aproximacin depende del material utilizado. El acero tiene un comportamiento lineal prcticamente perfecto hasta que comienza a producirse su fluencia. En cambio en el hormign es mucho menos exacta la aproximacin.Normalmente en las estructuras de hormign armado se acepta que para determinar las solicitaciones se utilicen hiptesis lineales, aunque posteriormente para dimensionar las secciones se utiliza un comportamiento no lineal del hormign. La experiencia internacional, reconocida por las diferentes normas de clculo, ha mostrado que con este procedimiento se obtiene una razonable aproximacin a la realidad.

Estructuras estables: En la Ingeniera Civil se trabaja solamente con estructuras estables, pero es conveniente tener claro que existen estructuras o sistemas que no son estables. Veremos algunas estructuras para ejemplificar estas ideas:

Sistema inestable

En el caso de la figura se trata de una viga que tiene los dos apoyos deslizantes. Es claro que si le aplicamos una fuerza en la direccin de la viga, los apoyos no pueden oponerse a esa fuerza y en definitiva la viga comienza a moverse. Adems cuando la viga no est sometida a ninguna carga no hay una nica posicin de equilibrio, pues cualquier posicin (en que pueda haber quedado la viga) es de equilibrio.

Sistema geomtricamente inestable

En el caso de la figura se trata de dos barras horizontales con apoyos fijos en un extremo y una unin articulada entre ambas en el otro. Pero la forma que estn colocadas las barras hace que para una fuerza vertical aplicada en la unin articulada entre ambas barras no existe forma de trasladarla a los apoyos.

Para poder trasladarla es necesario que la estructura se deforme y se produzca un cierto ngulo a de inclinacin de las barras originalmente horizontales. Recin con esta deformacin el sistema comienza a poder trasmitir la fuerza.

Normalmente diremos que un sistema es estable si:

a) Cuando no est sometido a cargas tiene una nica posicin posible.

b) Para cualquier estado de carga (conjunto de fuerzas y momentos aplicados sobre ella) la estructura es capaz en su estado original de trasmitir las cargas a los apoyos.

Una estructura, compuesta por materiales lineales, que cumple las condiciones anteriormente indicadas, se puede ver que cumple que:

Para un determinado estado de carga, las solicitaciones que se producen en las barras y las deformaciones que stas tienen estn determinadas y son soluciones nicas del problema.

Las solicitaciones y desplazamientos de la estructura admiten el principio de superposicin. para un estado de carga que es la suma de otros dos estados de carga, las solicitaciones y los desplazamientos son la suma de las solicitaciones y desplazamientos que se producen con cada uno de los estados de carga.

Elementos estructurales superficiales: Son elementos estructurales superficiales aquellos que pueden esquematizarse como una superficie plana o curva. En este tipo de elementos dos de sus dimensiones son muy grandes frente a la tercera (espesor). Son ejemplos de este tipo de elementos: la losa o placa, el muro, la lmina, etc.

LOSA

MURO

LMINA

Elementos estructurales bidimensionales Elementos estructurales tridimensionales: tienen las dimensiones en las tres direcciones, son elementos estructurales tridimensionales aquellos elementos que pueden esquematizarse como volmenes. Como ejemplos de este tipo de elementos tenemos: un macizo de cimentacin.Macizo de cimentacin (elemento estructural tridimensional)11.2 CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA:Las estructuras se dividen desde un punto de vista de los mtodos de anlisis, en isostticas o estticamente determinadas, hiperestticas o estticamente indeterminadas. La primera son aquellas que se pueden resolver utilizando nicamente las ecuaciones de equilibrio de la esttica.Por el contrario, para analizar estructuras hiperestticas es necesario plantear adems de las ecuaciones de equilibrio, ecuaciones de compatibilidad de deformaciones entre los elementos de la estructura y los apoyos. Estructura Estable.- son aquellas que estn diseadas para soportar cualquier sistema de cargas sin perder su estabilidad, dependiendo de las fuerzas aplicadas las reacciones que aparecern para equilibrar la estructura Estructura Inestable.- Son aquellas que no estn diseadas para soportar cualquier sistema de cargas y que solo pueden estar en equilibrio bajo cierto estado de cargas exteriores. Constituyen Cadenas Cinemticas o Mecanismos, Estructura Hiperesttica.- Si el nmero de incgnitas a calcular es mayor que el nmero de ecuaciones de la esttica. Estructura Hiposttica.- Si el nmero de incgnitas a calcular es menor que el nmero de ecuaciones de la esttica. Estructura Isosttica.- Si el nmero de incgnitas a calcular es igual al nmero de ecuaciones de la esttica.11.3 TIPOS DE APOYO DE UNA ESTRUCTURA

Las cargas aplicadas a una estructura se transfieren a su cimentacin por medio de sus apoyos. En la prctica, los apoyos de una estructura pueden ser muy complejos, en cuyo caso se idealizan en unas tipologas que se aproximen lo mximo posible a la realidad y permitan el anlisis de la misma.

Por ejemplo, un tipo de apoyo que permite la rotacin pero impide las dos traslaciones en el plano de la estructura es el apoyo fijo figura a, que se idealiza como se indica en la figura b.a) Apoyo fijo real b) Apoyo fijo idealizadoUna viga que tenga en cada uno de sus extremos un apoyo fijo tiene sus movimientos totalmente impedidos, pero puede ser ventajoso permitir el movimiento horizontal de uno de ellos, para que los efectos de contraccin y dilatacin debidos a los cambios de temperatura, no introduzcan esfuerzos adicionales en la estructura. Una forma de idealizar un apoyo mvil en una estructura, es disponiendo un apoyo de neopreno que permite en funcin del espesor del mismo el movimiento horizontal, as como el giro.

a) Apoyo mvil real b) Apoyo mvil idealizadoEn algunos casos interesa impedir en el extremo de una viga las dos traslaciones y el giro, lo que supone un empotramiento. Por ejemplo en el caso de una estructura metlica, la unin rgida de la viga al pilar puede realizarse mediante dos angulares, como se indica en la figura, constituyendo un empotramiento.

a) Empotramiento de viga en pilar b) empotramiento idealizadoUna viga con un apoyo mvil y otro fijo se denomina viga simplemente apoyada. Sin embargo, puede haber apoyos mviles en puntos intermedios de la viga, constituyendo en este caso una viga continua.

Viga simplemente

Apoyada viga continuaVIGAS APOYADAS

En las figuras siguientes se puede apreciar el caso de una viga en mnsula o voladizo y el de una viga empotrada.

Viga en mnsula voladizo

viga empotrada12. ANLISIS ESTRUCTURALConsiste en determinar los esfuerzos internos y las deformaciones que se originan en la estructura como consecuencia de las cargas actuantes. Para efectuar el anlisis de una estructura es necesario proceder primero a su idealizacin, es decir a asimilarla a un modelo cuyo clculo sea posible efectuar. Aunque utiliza en sus planteamientos todas las nociones de la Esttica, puede decirse que las que utiliza de forma constante son las nociones de equilibrio, de reduccin de sistemas de fuerzas y de seccionamiento de slidos. Esquemticamente, una estructura puede ser analizada planteando, solamente, tres conjuntos de ecuaciones: a) las ecuaciones de la esttica, que aseguran el equilibrio de la estructura y de cualquiera de sus partes, b) las ecuaciones geomtricas que aseguran que todas las partes de la estructura permanecen juntas antes y despus de la deformacin y c) las ecuaciones en las que, utilizando las propiedades del material, se establece la relacin entre las deformaciones en los elementos de la estructura y las cargas aplicadas. El comportamiento de un elemento constructivo no depende solamente de las leyes fundamentales de la esttica, tales como el equilibrio de fuerzas, sino tambin de las propiedades fsicas que caracterizan los materiales con los cuales aquellos se construyen. Estas propiedades recogen la manera con la que los materiales resisten y se deforman ante diversas solicitaciones (traccin, flexin) aplicadas en diversas condiciones (rpidamente, lentamente, en fro, en caliente).Las propiedades fsicas de los materiales, son una de las componentes esenciales del anlisis estructural. El anlisis estructural es por excelencia una ciencia de los ingenieros: su carcter aproximado requiere la intervencin intensiva del juicio ingenieril para llegar a resultados numricos con un valor prctico suficientemente satisfactorio. Es una disciplina de enorme inters en todas las ramas de la ingeniera: civil (puentes, edificios, etc.), industriales (naves, etc.), mecnica (mquinas, tuberas, etc.), aeronutica (fuselajes, aviones, etc.), qumica (tanques, conducciones, etc.), naval (navos, submarinos, etc.), minas (galeras, encofrados, etc.)13. MTODO DE ANLISIS ESTRUCTURAL Determinacin de esfuerzos. Determinacin de resistencia y rigidez. Tipos de materiales.

Anlisis de armaduras isostticas.

Elementos de fuerza cero.

Anlisis de estructuras hiperestticas.

Anlisis dinmico de estructuras.14. PRINCIPIOS DEL ANLISIS ESTRUCTURAL El propsito del anlisis estructural es crear una estructura segura y econmica, de manera que no se presenten estados lmites de falla ante las acciones que actan sobre ella, sino que permanezca dentro de los lmites de servicios como se muestra en la figura. Los cdigos establecen la manera como deben ser modeladas las acciones, la modelacin geomtrica de las estructuras y fija los lmites de servicio.CARGAS: Fuerzas que resultan del peso de todos los materiales de construccin, del peso y actividad de sus ocupantes y del peso del equipamiento. Tambin de efectos ambientales y climticos tales como nieve, viento, etc. Las acciones son los diversos fenmenos a los que una estructura se ve sometida en su vida til, los diferentes tipos de cargas que se han recopilado y estudiado son producto de experiencias, pruebas o ensayos. Las cargas se clasifican en las reas siguientes: Cargas muertas: Consiste en el peso propio de la estructura, elementos estructurales donde tambin se incluye acabados y particiones (muros). Cargas vivas: carga de gravedad que acta en la estructura cuando esta se encuentra en servicio; puede variar en posicin valor durante la vida til de la estructura. Por ejemplo las personas, muebles, equipos, etc.

Cargas accidentales: Estas cargas son de magnitud, sentido y direccin inciertos. Dentro de este tipo se encuentran:

Impactos: Impactos por explosiones, carro bombas, etc. Carga por viento: Ejercen friccin en las superficies de la estructura. La velocidad del viento se analiza de acuerdo con factores como la topografa, la altura y el periodo de retorno. Este tipo de carga se tiene en cuenta solo en algunas ocasiones, como por ejemplo en zonas costeras o cuando la estructura es muy alta. Cargas por lluvia: Influyen en las cubiertas. La falla por estancamiento ocurre cuando la rigidez a la flexin de la cubierta es pequea con relacin al claro. Cargas generales por temperatura, contraccin y falta de ajuste: Las cargas originadas por temperatura se deben a las deformaciones generadas en el material de sta Cargas ssmicas: Esta carga est evaluada de acuerdo a la zona donde se vaya a realizar la estructura; en la historia geolgica del lugar y en procedimientos aleatorios (probabilsticos). La masa de la estructura resiste el movimiento debido a los efectos de inercia. Uno de los mtodos utilizados comnmente es el mtodo de la fuerza horizontal equivalente.15. ESTABILIDAD Y DETERMINACIN EXTERNAS La estabilidad se logra si el nmero de reacciones es igual al nmero de ecuaciones de equilibrio independientes que se puedan plantear, siempre y cuando las reacciones no sean concurrentes ni paralelas.

Caso de reacciones concurrentes

No restringen la rotacin generada por fuerzas externas que no pasen el punto de concurrencia de las reacciones.

Caso de reacciones paralelas

No restringen el movimiento perpendicular a ellas.Si # reacciones = # ecuaciones estticas ms ecuaciones de condicin; hay estabilidad.

Si # reacciones < # ecuaciones; es inestable.

Si # reacciones > # ecuaciones; es estticamente indeterminado o hiperesttico y su grado de indeterminacin esttica externa se determina por:

GI externo = # reacciones - # ecuaciones16. ESTABILIDAD Y DETERMINACIN INTERNA Una estructura es estable internamente, si una vez analizada la estabilidad externa, ella mantiene su forma ante la aplicacin de cargas. La estabilidad y determinacin interna estn condicionadas al cumplimiento de las ecuaciones de equilibrio de cada una de las partes de la estructura.

17. PROCESO DE DISEO EN INGENIERAEn el anlisis estructural se consideran dos tipos de indeterminacin, la esttica y cinemtica. La primera tiene relacin con las fuerzas y la segunda con los desplazamientos.Cuando una estructura es Isosttica, su grado de indeterminacin GH = 0, ya que es estticamente determinada. Las estructuras Hiperestticas pueden tener distintos grados de indeterminacin GH > 0, si una estructura es inestable su grado de indeterminacin es GH < 0.

GH > 0 Estructuras hiperestticas

GH = 0 Estructuras Isostticas

GH