INTRODUCCIN1. ALGUNAS DEFINICIONES INGENIERIAEs el arte de planificar el aprovechamiento de los recursos naturales, as como de proyectar, construir y operar los sistemas y las maquinas necesarias para llevar el plan a su termino.

Arte que trata sobre la aplicacin de los materiales y de las fuerzas de los materiales. Instinto creador, flexible, independiente, logran objetivos, aprovecha cualquier hecho o teora de la ciencia con tal de que contribuya a su arte.

ESTRUCTURAEntidad fsica de carcter unitario, concebida como una organizacin de cuerpos dispuestos en el espacio de modo que el concepto del todo domina la relacin entre las partes.Segn esta definicin vemos que una estructura en un ensamblaje de elementos que mantiene su forma y su unidad. Sus objetivos son: resistir cargas resultantes de su uso y de su peso propio y darle forma a un cuerpo, obra civil o maquina.Ejemplos de estructuras son: puentes, torres, edificios, estadios, techos, barcos, aviones, maquinarias, presas y hasta el cuerpo humano.

Qu es un sistema estructural?Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo nico y cuyo objetivo es darle solucin (cargas y forma) a un problema civil determinado.La manera de ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales.En algunos casos los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en si un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas o macizas y muros, y se analizan siguiendo los conceptos y principios bsicos de la mecnica.El sistema estructural constituye el soporte bsico, el armazn o esqueleto de la estructura total y l transmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economa.En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos: FORMA MATERIALES Y DIMENSIONES DE ELEMENTOS CARGASlos cuales determinan la funcionalidad, economa y esttica de la solucin propuesta. INGENIERA ESTRUCTURALEs el arte de idealizar materiales a los cuales no se les conoce bien sus propiedades, para construir formas que no sabemos analizar, de tal manera que soporten cargas que ignoramos y sin embargo se comporten satisfactoriamente (todo esto sin que la gente se de cuenta) (autor desconocido).

Ingeniera estructural es la aplicacin de los conocimientos de la Mecnica, ciencia que estudia las fuerzas y sus efectos, al arte de disear estructuras.

En el anlisis estructural conjugamos conocimientos de ciencias bsicas aplicadas al arte de la ingeniera para encontrar fuerzas y deformaciones en una estructura.El ingeniero estructural se encarga del arreglo y dimensionamiento de las estructuras y sus partes, de tal manera que soporten satisfactoriamente las cargas colocadas sobre ellas. Pueden servir de ayuda a otros ingenieros en proyectos especiales.El ingeniero por medio de los conocimientos, fsicos y matemticos, crea modelos, a los que aplica ecuaciones y puede por lo tanto planear, conocer y rectificar una estructura antes de ser construida.Aunque la ingeniera estructural no es una ciencia, ella posee un mtodo propio. Este mtodo nos permite analizar y disear estructuras de una manera estndar en cualquier parte del mundo. Solo unos pocos mas adelantados estaran innovando y creando nuevos mtodos mas simplificados.

OBJETIVO GENERALIdentificar, estudiar alternativas, seleccionar, analizar y verificar resultados de la solucin estructural a un problema ingenieril, teniendo presentes los criterios de funcionalidad, economa y seguridad.En el diseo estructural completo se distinguen dos etapas: anlisis y diseo.OBJETIVOAS ESPECIFICOS Objetivo del AnlisisDeterminar fuerzas internas (axiales, cortantes, momentos) y deformaciones de una estructura, sobre la base de: una forma dada de la estructura, del tamao y propiedades del material usado en los elementos y de las cargas aplicadas. Objetivo del DiseoSeleccin de la forma, de los materiales y detallado (dimensiones, conexiones y refuerzo) de los componentes que conforman el sistema estructural.Ambas etapas son inseparables, parecera que se empieza por el diseo, ya que es en esta etapa donde se crea y luego se analiza, pero las cosas no terminan ah, se requiere verificar que las fuerzas encontradas en el anlisis, si son soportadas y resistidas con los materiales y dimensiones seleccionadas, por lo tanto volveramos al diseo, es decir, el proceso es iterativo.

3. ETAPAS DE DESARROLLO DE UN PROYECTO Planeacin: Se identifica el problema a solucionar y se presentan alternativas generales de solucin Diseo preliminar: General Evaluacin de alternativas: Diferentes sistemas estructurales, diferentes geometras y diferentes materiales. Anlisis: fuerzas y deformaciones Evaluacin de cargas o fuerzas actuantes Modelacin, real y abstracta Resolucin del modelo: fuerzas internas, de conexiones o uniones. Diseo: detallado y dimensionamiento de los elementos para que resistan las fuerzas actuantes. Construccin: Llevar a cabo la materializacin fsica de lo planeadoEl ingeniero Estructural participa en todas las etapas pero es responsable directo de la evaluacin de alternativas, el anlisis y el diseo. (Ver numeral A.1.3 de las Normas Colombianas de diseo y construccin sismorresistente)4. PRINCIPIOS DEL DISEO ESTRUCTURAL SEGURIDAD, FUNCIONALIDAD Y ECONOMAUna estructura se disea para que no falle durante su vida til. Se reconoce que una estructura falla cuando deja de cumplir su funcin de manera adecuada.Las formas de falla pueden ser: falla de servicio o falla por rotura o inestabilidad.La falla de servicio es cuando la estructura sale de uso por deformaciones excesivas ya sean elsticas o permanentes.La falla por rotura (resistencia) o inestabilidad se da cuando hay movimiento o separacin entre las partes de la estructura, ya sea por mal ensamblaje, malos apoyos o rompimiento del material. SEGURIDAD: La seguridad se determina controlando las deformaciones excesivas que obligan a que salga de servicio o el rompimiento o separacin de alguna de sus partes o de todo el conjunto. Una de las condiciones de seguridad, la estabilidad, se puede comprobar por medio de las leyes de equilibrio de Newton. En el caso particular de fuerzas estticas la ecuaciones generales del equilibrio son: , las cuales deben ser satisfechas por la estructura en general y por cada una de sus partes.El principio de accin y reaccin es uno de los conceptos bsicos de uso general en las estructuras, encontrar fuerzas actuantes y fuerzas resistentes hace parte del diario de la ingeniera estructural. Este principio dice: para toda fuerza actuante debe haber algo que produzca una reaccin que contrarreste el efecto o en otras palabras para una fuerza actuante existe una reaccin de igual magnitud, direccin pero sentido contrario.La condicin de seguridad de resistencia a la rotura de los elementos que la componen y de las uniones entre estos, depende de las propiedades mecnicas de los materiales utilizados.FUNCIONALIDAD: La estructura debe mantenerse en funcionamiento durante su vida til para las cargas de solicitacin. Un puente que presenta deformaciones excesivas dara la sensacin de inseguridad y la gente dejara de usarlo, en ese momento deja de ser funcional. ECONOMA: El aprovechamiento de los recursos determina un reto para el diseo estructural. En la economa se conjuga la creatividad del ingeniero con su conocimiento.

PRINCIPALES TIPOS DE ESTRUCTURAS. Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes parmetros: Funcin de su origen: Naturales: como el esqueleto, el tronco de un rbol, los corales marinos, las estalagmitas y estalactitas, etc.

Artificiales: son todas aquellas que ha construido el hombre. Aqu aparecen algunas.

En funcin de su movilidad: Mviles: seran todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede ser el esqueleto, un puente levadizo, una bisagra, una biela, una rueda, etc. Como ejemplo la estructura que sustenta un coche de caballos y un motor de combustin.

Fijas: aquellas que por el contrario no pueden sufrir desplazamientos, o estos son mnimos. Son por ejemplo los pilares, torretas, vigas, puentes.

En funcin de su utilidad o situacin: Pilares: es una barra apoyada verticalmente, cuya funcin es la de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresin y pandeo. Tambin se le denomina poste, columna, etc. Los materiales de los que est construido son muy diversos, desde la madera al hormign armado, pasando por el acero, ladrillos, mrmol, etc. Suelen ser de forma geomtrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de seccin circular.

Vigas: es una pieza o barra horizontal, con una determinada forma en funcin del esfuerzo que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Estn sometidas a esfuerzos de flexin. Algunas vigas y viguetas formando parte de un forjado.

Muros: van a soportar los esfuerzos en toda su longitud, de forma que reparten las cargas. Los materiales de los que estn construidos son variados: la piedra, de fbrica de ladrillos, de hormign, etc.

Arcos: para ver y saber ms sobre arcos pincha aqu...Principio del formularioFinal del formulario

Tirantes: es un elemento constructivo que est sometido principalmente a esfuerzos de traccin. Otras denominaciones que recibe segn las aplicaciones son: riostra, cable, tornapunta y tensor. Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas, listones de madera...

Para tener una buena estructura debemos tener un buen equilibrio 1. EQUILIBRIODecimos que un cuerpo se encuentra en equilibrio esttico cuando permanece en estado de reposo ante la accin de unas fuerzas externas.El equilibrio esttico se aplica a el cuerpo en s como a cada una de las partes.Decimos que un cuerpo se encuentra en equilibrio dinmico cuando responde con un movimiento o vibracin (aceleracin) controlada de sus partes (deformacin) mas no de su soportes, ante la accin de las cargas generadas por sismo, viento, motores y en general aquellas excitaciones dinmicas producidas por la carga viva. 1.1 Ecuaciones bsicas de equilibrio Las ecuaciones que describen el equilibrio esttico son planteadas en la primera ley de Newton y controlan los movimientos del cuerpo en traslacin y rotacin. y Dos ecuaciones vectoriales que se convierten en seis ecuaciones escalares, tres de traslacin y tres de rotacin. , estas tres corresponden a tres posibles formas de desplazamiento, es decir, tres grados de libertad del cuerpo y corresponden a tres grados de libertad de rotacin. En total representan seis formas de moverse, seis grados de libertad para todo cuerpo en el espacio. Para estructuras planas basta con plantear tres ecuaciones que representen los tres grados de libertad del cuerpo, dos desplazamientos y una rotacin: 1.2 Ecuaciones alternas de equilibrio En el plano se puede verificar el equilibrio por medio de dos ecuaciones de momento y una de fuerzas o por medio de 3 ecuaciones de momento: a) Una ecuacin de traslacin y dos momentos: siempre y cuando se cumpla que los puntos a y b no coincidan ambos con el eje Y o en una lnea paralela a Y. Si colocamos a a y b sobre Y en ninguna de las ecuaciones estaramos involucrando las fuerzas paralelas o coincidentes con Y. b) Tres ecuaciones de momento: . Para que estas ecuaciones involucren todas las fuerzas los puntos a, b y c no pueden ser colineales. Para aplicar las ecuaciones de equilibrio se debe construir un diagrama de cuerpo libre de la estructura, en el cual se representen todas las fuerzas externas aplicadas a ella. Las reacciones en los soportes crecen o decrecen a medida que las cargas varan, pero para el anlisis, consideraremos los apoyos rgidos e infinitamente resistentes. Cabe aclarar que los apoyos pueden ser elsticos, esto es, apoyos que se pueden modelar como resortes, cuyas reacciones son proporcionales a los desplazamientos o rotaciones sufridas. Cuando definimos el equilibrio mencionamos dos condiciones, una para el cuerpo en general que corresponde al equilibrio externo, y otra para cada una de sus partes que corresponde al equilibrio interno sin tener en cuenta los apoyos (estabilidad interna). 2. 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.Las ecuaciones de equilibrio independientes corresponden a las ecuaciones de equilibrio general mas las ecuaciones de condicin adicional en las uniones de las partes de la estructura (rtulas o articulaciones internas), por ejemplo: 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. 2.1 Condiciones de equilibrio y determinacin en estructuras planas 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 - # ecuaciones 2.2 Estabilidad y determinacin interna Una estructura es determinada internamente si despus de conocer las reacciones se pueden determinar sus fuerzas internas por medio de las ecuaciones de equilibrio. 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. Para analizar las fuerzas internas se usan dos mtodos: El mtodo de las secciones y el mtodo de los nudos. En el mtodo de los nudos se aplican las ecuaciones (armaduras planas) a cada nudo en sucesin y en el mtodo de las secciones se aplican las ecuaciones a cada una de las partes de la estructura y se obtienen las fuerzas internas en los elementos interceptados por una lnea de corte trazada adecuadamente. 2.3 Armaduras Este tipo de estructuras est construido por uniones de articulacin, donde cada uno de sus elementos slo trabaja a carga axial. Por cada nudo se tienen dos ecuaciones estticas. Si n es el nmero de nudos, m es el nmero de miembros y r es el nmero de reacciones necesarias para la estabilidad externa tenemos: Nmero de ecuaciones disponibles: 2 x n Nmero de incgnitas o fuerzas a resolver = m, una fuerza por cada elemento, note que aqu se pueden incluir las reacciones externas necesarias para mantener el equilibrio. Entonces si: 2.n = m + r la estructura es estticamente determinada internamente y m = 2.nr representara la ecuacin que define el nmero de barras mnimas para asegurar la estabilidad interna. Esta ecuacin es necesaria pero no suficiente, ya que se debe verificar tambin la formacin de la estructura en general, por ejemplo al hacer un corte siempre deben existir barras de tal manera que generen fuerzas perpendiculares entre s (caso de corte y axial) y posibles pares de momento resistente. Si m > 2 n r la armadura es estticamente indeterminada internamente, r slo incluye aquellas reacciones necesarias para la estabilidad externa ya que slo estamos analizando determinacin interna. Ejemplos: 1. Determinacin interna: m = 13m + r = 2n n = 813 + 3 = 2 x 8 Cumple r = 3

5. TIPOS DE ESTRUCTURASSe reconocen dos tipos de estructuras: reticulares (frame) y estructuras tipo placa o cascaron (Shell).Estructuras reticulares: Se componen por barras rectas o curvas unidos en sus extremos por pasadores o soldadura.Placa o cascarn: Se construye de losas continuas curvas o planas con apoyos por lo general en forma continua en sus bordes.Anlisis de un edificio en estructura reticular de prticos utilizando un programa comercial de anlisis. Estructura deformada.Anlisis de una estructura con elementos placa o cascarn. En este caso estn constituidos por los muros de la vivienda y se realiza por medio de elementos finitos.6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES MAS COMUNES6.1 Elemento tipo Cable: No posee rigidez para soportar esfuerzos de flexin, compresin o cortantes. Al someter a cargas a un cable este cambia su geometra de tal manera que las cargas son soportadas por esfuerzos de traccin a lo largo del elemento. Siempre encontraremos que cuando aplicamos una fuerza el cable tendr otra geometra.Un cable bajo su propio peso adquiere la forma del diagrama de momentos de tal manera que al encontrar las fuerzas internas en cualquiera de sus puntos el valor del momento sea cero y solo presente componente de traccin.

Un cable bajo carga puntual se deforma de tal manera que el momento interno en todo el tramo sea igual a cero. Los cables no tienen rigidez a flexin.Es un elemento con poca I (inercia) y poca A transversal (rea) pero con una gran resistencia a la traccin.6.2 Elemento tipo Columna: Es un elemento con dos dimensiones pequeas comparadas con la tercera dimensin. Las cargas principales actan paralelas al eje del elemento y por lo tanto trabaja principalmente a compresin. Tambin puede verse sometido a esfuerzos combinados de compresin y flexin.

6.3 Elemento tipo viga: Es un elemento que tiene dos de sus dimensiones mucho menores que la otra y recibe cargas en el sentido perpendicular a la dimensin mayor. Estas caractersticas geomtricas y de carga hacen que el elemento principalmente est sometido a esfuerzos internos de flexin y de cortante. Es un elemento que debe tener la suficiente I (inercia transversal) y A (rea transversal) para soportar estos tipos de esfuerzos. Recordemos que los esfuerzos de flexin dependen directamente de la inercia de la seccin () y los de cortante indirectamente del rea ( donde Q , es el primer momento del rea).

6.4 Elementos tipo Arco: Se comporta o es similar a un cable invertido aunque posee rigidez y resistencia a flexin. Esta caracterstica lo hace conservar su forma ante cargas distribuidas y puntuales. Debido a su forma los esfuerzos de compresin son mucho mas significativos que los de flexin y corte. Sus esfuerzos principales son compresin y esto permite que su seccin transversal sea pequea relacionada con la luz o claro entre sus apoyos. En el caso de cargas asimtricas el esfuerzo de flexin empieza a ser notable y el arco debe tornarse mas grueso.

6.5 Elementos tipo Cercha: Es un elemento cuya rea transversal es pequea comparada con su longitud y est sometido a cargas netamente axiales aplicadas en sus extremos. Por su geometra y tipo de cargas actuantes soporta solamente fuerzas de traccin y de compresin.Su comportamiento netamente axial exige que sus conexiones a otros elementos o soportes sean rotulas sin rozamiento. Sin embargo en la practica se construyen uniones rgidas que obligan a mantener la geometra de la seccin y la posicin de los nudos. Esto hace que las pequeas deformaciones de alargamiento o acortamiento de los elementos por sus tensiones axiales, no se disipen en deformaciones de los nudos y producen entonces esfuerzos de flexin en los elementos.Estos esfuerzos de flexin son muy pequeos comparados con sus grandes fuerzas axiales y no se tienen en cuenta en su anlisis y diseo.6.6 Elementos tipo cascaron: Pueden ser flexibles, en este caso se denominan membranas, o rgidos y se denominan placas.Membrana: no soporta esfuerzos de flexin, es como si fueran cables pegados. Trabaja por traccin netamenteCascaron o placa: tiene rigidez a flexin es decir trabaja principalmente por compresin, pero se asocia con esfuerzos cortantes y flectores mnimos.

6.7 Elementos tipo muro: Estos elementos se caracterizan por tener dos de sus dimensiones mucho mas grandes que la tercera dimensin y porque las cargas actuantes son paralelas a las dimensiones grandes. Debido a estas condiciones de geometra y carga, el elemento trabaja principalmente a cortante por fuerzas en su propio plano. Adicionalmente a esta gran rigidez a corte los muros tambin son aptos para soportar cargas axiales siempre y cuando no se pandeen.7. PRINCIPALES SISTEMAS ESTRUCTURALESCerchasArmaduras planas y espacialesMarcos o prticos planos y espacialesSistemas combinados o dualesSistemas de murosSistemas de pisoSistemas continuos CERCHAS: Este sistema combina elementos tipo cercha donde la disposicin de los elementos determina la estabilidad. Pueden ser planas y espaciales

ARMADURAS: En este sistema se combinan elementos tipo cercha con elementos tipo viga o columna unidos por articulaciones.

MARCOS O PRTICOS: Este sistema conjuga elementos tipo viga y columna. Su estabilidad est determinada por la capacidad de soportar momentos en sus uniones. Pueden ser planos y espaciales

SISTEMAS DE PISOS: Consiste en una estructura plana conformada por la unin varios elementos (cscara, viga, cercha) de tal manera que soporte cargas perpendiculares a su plano. Se clasifican por la forma en que transmiten la carga a los apoyos en bidireccionales y unidireccionales.SISTEMAS DE MUROS: Es un sistema construido por la unin de muros en direcciones perpendiculares y presenta gran rigidez lateral. Este sistema es uno de los mas usados en edificaciones en zonas ssmicas. DOMOS, CILOS Y TANQUESSISTEMAS COMBINADOS PARA EDIFICACIONES: Se aprovechan las cualidades estructurales de los elementos tipo muro con las cualidades arquitectnicas de los sistemas de prticos. Las caractersticas de rigidez lateral tambin se pueden lograr por medio de riostras que trabajan como elementos tipo cercha.( ver figura).

SISTEMAS MASIVOS: Presas o elementos en 3 dimensiones8. MATERIALESEl tipo de material usado en la estructura define la resistencia, la flexibilidad, la durabilidad y muchas otras caractersticas de la estructura. Entre los materiales mas comunes estn el hormign, acero, madera, piedra, unidades de arcilla cocida, plstico, etc. Como se mencionaba al principio en la definicin de ingeniera estructural, el avance en el conocimiento de las propiedades de los materiales nos permite que nuestro anlisis se acerque mas a la realidad.Es parte de nuestra labor seleccionar adecuadamente los materiales para lograr que nuestra estructura sea segura, econmica y factible. Tengamos en cuenta que el seleccionar presupone un buen conocimiento de las propiedades mecnicas del material elegido.9. PRINCIPIO DE SUPERPOSICINLa respuesta de una estructura debida a un numero de cargas aplicadas simultneamente es la suma de las respuestas de las cargas individuales, aplicando por separado cada una de ellas a la estructura; siempre y cuando para todas las cargas aplicadas y para la suma total de ellas los desplazamientos y esfuerzos sean proporcionales a ellas.Esto implica que para aplicar el principio de superposicin necesitamos trabajar con materiales elsticos, que cumplan la ley de Hooke. Si la estructura a analizar cumple con estos requisitos podemos usar la teora elstica en su estudio.Qu otras teoras existen para analizar estructuras que no cumplan con una relacin lineal de esfuerzos desplazamientos?Grfica fuerza vs deformacin para un elemento constituido con un material perfectamente elsticoCuando se habla de respuesta se refiere a los desplazamientos y a las fuerzas internas.Por el principio de superposicin podemos expresar los efectos totales como la suma de efectos de cargas parciales:UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO - TRUJILLOFacultad de IngenieraEscuela Profesional de Ingeniera Civil

TEMA:ANLISIS DE UNA ESTRUCTURA NOMBRE DEL CURSO:ESTATICAPROFESOR:CONSTANTE ALBERTO RODRIGUEZ QUIPUZCOAFEcHA:Trujillo, 06 de octubre del 2011

INTEGRANTES:

Cataln Corcuera Cristian David

Bernab Saavedra Gary

Cuneo Campos Gian

Tantajulca correa Danny

Trujillo Per PRESENTACIN

Me es grato saludarlo y a la vez presentarle este humilde proyecto en el cual tratara los temas de estructuras y su aplicacin, est todo el desarrollo del proyecto realizada por los alumnos de ingeniera civil para el curso ESTATICA.

Esperando que este trabajo genere expectativa y poder fomentarlo ante la comunidad para tener una breve idea sobre estructuras y poderlo aplicar no solo para alumnos de ingeniera civil, sino para la comunidad entera. Espero que despus de revisarlo, haga las observaciones correspondientes para corregir errores y no cometerlos en el futuro. Gracias.

Atentamente,Personas responsables de este proyecto I