Análisis Estructural De Materiales Y cálculo De Estructuras Simples

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

U.P.T.P. LUIS MARIANO RIVERA

P.N.F. INGENIERÍA EN AGROALIMENTACIÓN

SABER: ECOCONSTRUCCIÓN

CARÚPANO ESTADO SUCRE

Análisis estructural de materiales y cálculo de estructuras simples

Facilitador: Realizado:

Ing. Saúl Ramírez Lopenza, Ayaris

Sección: 22 Moya, Livia

Ríos, Deisy

Viña, José

Carúpano, septiembre del 2.014

INTRODUCCIÓN

Una estructura como conjunto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de las cargas y agentes exteriores a que ha de estar sometido.

La estructura soporta las cargas exteriores (acciones y reacciones), las cuales reparten su efecto por los diferentes elementos estructurales que resultan sometidos a diferentes esfuerzos, los cuales inducen un estado tensional, que es absorbido por el material que la constituye.

El estudio de las estructuras se lleva a cabo por dos disciplinas la Mecánica Racional y la Resistencia de Materiales. La Mecánica Racional estudia el modelo del sólido rígido, que es aquel que cumple que no se deforma y tiene resistencia infinita. Dentro de la Mecánica Racional a su vez existen varias disciplinas; una de ellas es la Estática que nos indica que el sólido rígido ante cualquier fuerza o momento tiene que cumplir las condiciones de equilibrio. Con lo que la Estática no nos proporciona ninguna información sobre los efectos que las acciones pueden producir sobre el sólido en concreto, como las deformaciones o como la capacidad de resistir tales esfuerzos.

Por lo que es la Resistencia de Materiales la que estudia el modelo del sólido deformable donde se tiene en cuenta los fenómenos de deformación y rotura, ya que cumple que tiene resistencia finita y que se deforma, además se les supone una serie de cualidades como son la isotropía, homogeneidad y continuidad.

La Resistencia de Materiales se puede definir como la ciencia que trata del cálculo de la resistencia mecánica, rigidez y estabilidad de las piezas de una estructura. Entendiendo como:

Resistencia mecánica: las fuerzas internas máximas o tensiones que es capaz de desarrollar dicho cuerpo. Dependerá de las dimensiones del mismo y del material del que esté hecho.

Rigidez: la capacidad de oposición a las deformaciones.

Estabilidad: la capacidad de un elemento de oponerse a perturbaciones, manteniendo el equilibrio.

Es decir, que la resistencia de materiales nos permitirá determinar el material más adecuado, la forma y dimensiones más convenientes que hay que dar a los elementos de una construcción o máquina para que puedan resistir la acción de fuerzas exteriores que los solicitan, así como para obtener este resultado de la forma más económica.

Análisis estructural de materiales y cálculo de estructuras simples

Análisis estructural

Se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura resistente, como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el análisis dinámico estudiaría el comportamiento dinámico de dichas estructuras y la aparición de posibles vibraciones perniciosas para la estructura.

El análisis estructural es el proceso mediante el cual se determina la respuesta de una estructura a cargas o acciones especificadas. Esta respuesta generalmente se mide cuantificando las fuerzas internas y las deformaciones en toda la estructura.

La estructura debe cumplir:

a) Soportar las cargas en condiciones seguras.

b) Los requisitos de funcionalidad.

El objetivo del diseño estructural: es crear una estructura segura y que satisfaga también un conjunto de diversos requisitos impuestos por factores tales como la función de la estructura, condiciones del lugar, aspectos económicos, estética, facilidades para construir y las restricciones legales. El cálculo de las fuerzas internas y los desplazamientos es una parte integral del proceso de revisión de la estructura existente. Los esfuerzos internos son importantes ya que son producidos por las cargas, porque la finalidad es revisar el diseño de las estructuras existentes, de manera que los esfuerzos no excedan los valores límites de seguridad. Otro criterio que se usa con frecuencia es el de establecer un margen de seguridad con respecto a cargas de fallas que aún se pueden prever.

En algunos casos, las limitaciones a los desplazamientos regulan la funcionalidad de la estructura, por lo tanto, en el aspecto cuantitativo son tres los criterios principales que se deben considerar en la revisión de las estructuras existentes:

1.- Límites de los esfuerzos.

2.- Seguridad contra cualquier falla.

3.- Desplazamientos.

Se deben analizar las estructuras para determinar las fuerzas internas y a menudo también las cargas que pueden producir una falla; si se conocen estas cantidades y las propiedades de los materiales de la estructura, se puede valuar el margen de seguridad. El buen análisis se basa en prever con certeza el comportamiento de las estructuras en las condiciones de servicio actual, a pesar que todas las estructuras se deforman continuamente a causa de las cargas, de los cambios de humedad, de la temperatura y por otras causas. De hecho, en cierto grado, casi todas las estructuras son estáticamente indeterminadas. La disponibilidad de los rápidos y eficientes programas de análisis que se resuelven por medio de computadoras, ha dejado en libertad los medios útiles para la creación de mejores revisiones de las estructuras, no solo porque pueden automatizar el proyecto, sino porque proporcionan una mayor flexibilidad en el proceso de decisión acerca de la forma básica del reforzamiento de las estructuras.

Elementos estructurales y construcción:

Se conoce como elemento estructural a las diferentes partes en que se puede dividir una estructura atendiendo a su diseño. El trazo de estos elementos se lleva a cabo siguiendo los principios de la resistencia de materiales y de la ingeniería estructural. Cada uno de los elementos estructúrales poseen nombres propios que los identifican, estos habitualmente cambian según el país. Estos elementos se pueden clasificar siguiendo los tres criterios principales, que son:

1.- Forma geométrica y/o posición.

2.- Dimensionalidad del elemento.

3.-Estado tensional y/o solicitaciones predominantes.

Un tipo de elemento son los lineales, los cuales también son llamados prismas mecánicos o unidimensionales. Estos son alargados y son sometidos a un estado de tensión plana. Son muchos los elementos lineales que existen, pero los más comunes atendiendo a su forma y a su posición son:

1.- Horizontales, flexionados y rectos: en donde se pueden apreciar zapata corrida, viga, correa de sustentación o arquitrabe.

2.- Verticales, comprimidos y rectos: como son los pilares, la columna, y el pilote.

3.- Flexionados y curvos: donde entran los arcos continuos y las vigas balcón.

4.- Diagonales y rectos: que corresponden a las barras diagonales de una celosía, a las barras de arrostramiento de cruces, etc.

Por otra parte están los elementos bidimensionales que poseen una dimensión o espesor menor que las demás. Estos se dividen según su forma en:

1.- Horizontales, flexionados y planos: que corresponden a las plateas, a las losas de cimentación y a los forjados. • Flexionados y curvos.

2.- Verticales, flexionados y planos: que involucra a los muros de contención.

3.- Traccionados y curvos.

Por último están los elementos tridimensionales los cuales poseen estado de tensión biaxial o triaxial. En estos se pueden distinguir las zapatas y las mensuras de sustentación. Todos estos elementos estructurales son diseñados atendiendo una serie de criterios como son; los de resistencia, los de estabilidad, los de funcionalidad, y los de rigidez.

Materiales estructurales:

Los materiales pétreos de procedencia natural o artificial fueron, junto con la madera, los primeros utilizados por el hombre en sus construcciones. Se caracterizan por tener resistencia y módulo de elasticidad en compresión relativamente altos y por una baja resistencia en tensión. La falla es de carácter frágil, tanto en compresión como en tensión.

El material formado por un conjunto de piedras naturales o artificiales unidas o sobrepuestas se denomina mampostería. Las zonas de contacto entre las piezas o piedras individuales constituyen planos de debilidad para la transmisión de esfuerzos de tensión y de cortante. La unión entre las piedras individuales se realiza en general por medio de juntas de morteros de diferentes composiciones. La mampostería de piedras artificiales

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