SISTEMA ESTRUCTURALES

UNIDAD I:

1.- SISTEMAS ESTRUCTURALES

OBJETIVO:

Que el estudiante comprenda que es un sistema estructural y la interrelación entre los elementos que lo componen y clasifique las estructuras por su forma geométrica, por su sistema de cargas, por su sistema de apoyos.

1.1.- Conceptos Básicos:

Una estructura, es un conjunto de elementos con forma geométrica que, unidos entre sí por medio de nodos, soportan cargas que son transmitidas a sus apoyos a través de los elementos estructurales que la integran.

El conjunto de elementos que integran una estructura debe de contener simultáneamente: Forma geométrica, sistema de cargas y sistema de apoyos, referencias que facilitan tener elementos de análisis para plantear una clasificación en función de su geometría, de sus apoyos y de sus cargas.

1.2.- Por su forma geométrica:

La primera clasificación en el entorno de las estructuras, se da en función de la ubicación de sus elementos, que pueden estar localizados en el plano o en el espacio; en consecuencia, las estructuras se dividen en:

a) Estructuras planas:

Son aquellas cuando sus elementos se encuentran en un plano; una representación de éstas se ejemplifica idealizando una viga simplemente apoyada que se encuentra localizada sobre el plano XY, como se muestra con la barra AB.

b) Estructuras en el espacio:

Se identifican como tales cuando al menos, uno de sus elementos se encuentra en el espacio. Si se observa la figura, el marco AB-OE se encuentra en el plano XY; y perpendicular a éste, sobre el eje Z se ubica el marco GH-KL resultando en consecuencia una estructura en el espacio.

Tomando de referencia el alcance que se pretende en el análisis de las estructuras isostáticas, se abordan únicamente las estructuras planas; identificando entre ellas la siguiente clasificación:

1.2.1 Clasificación de las Estructuras por su forma Geométrica:

Las estructuras por su forma geométrica en el contexto de sus elementos que las integran se clasifican en rectas, curvas y de contacto; para su identificación se indicarán en algunas las cargas y apoyos únicamente para su identificación, ya que para su definición se exponen en las siguientes secciones de éste capítulo.

a) Estructuras rectas:

Vigas o barras, columnas, marcos simples y armaduras:

b) Viga Horizontal:

La figura representa una viga simplemente apoyada con carga concentrada "P" y una carga uniformemente distribuida "W".

c) Viga Inclinada:

La figura representa a una viga simplemente apoyada con carga concentrada, observando que la barra AB tiene una dirección respecto al eje horizontal en función del ángulo a.

d) Columnas:

Es un elemento estructural vertical o inclinado. Con la figura que se muestra se esquematiza una columna vertical AB con carga concentrada axial.

e) Marcos:

Están constituidos por un conjunto de elementos rectilíneos, horizontales, verticales y/o inclinados. Elementos que soportan cargas concentradas o distribuidas como se muestra en las siguientes figuras.

f) Armaduras:

Las integran un conjunto de elementos rectilíneos relativamente esbeltos que está unidos rígidamente en sus extremos que soportan cargas concentradas directamente sobre las uniones o nodos como se muestra en la figura.

g) Arcos:

Están integradas por un conjunto de elementos curvos de forma circular, elíptica o parabólica. Al respecto se muestran las siguientes figuras:

h) Cables:

Rectilíneos en cuyos puntos de inflexión soportan cargas concentradas.

2.- SISTEMAS ESTRUCTURALES

OBJETIVO:

Que el estudiante comprenda que es un sistema estructural y la interrelación entre los elementos que lo componen y clasifique las estructuras por su forma geométrica, por su sistema de cargas, por su sistema de apoyos.

1.3.- Por su sistema de cargas:

Una primera clasificación de las estructuras por su sistema de cargas se identifica:

- Las cargas externas:

Actúan sobre la superficie del elemento estructural.

- Las cargas internas:

Actúan dentro del elemento estructural (como es el caso de los elementos mecánicos que se analizan en el capítulo II)

Con base en lo anterior, cuando la estructura soporta un sistema de cargas externo se identifican: Por el tipo de carga, por su permanencia y por la forma en que actúa.

1.3.1 Clasificación de las Estructuras por el tipo de carga:

a) Cargas concentradas:

Son aquellas que tienen un solo punto de aplicación.

b) Cargas Axiales:

Son aquellas que están actuando en el centro geométrico de una sección transversal.

c) Cargas no axiales:

Son aquellas que actúan fuera del centro geométrico de una sección transversal, generando una excentricidad (e).

d) Cargas repartidas:

Es un sistema de fuerzas que actúa sobre una unidad de longitud.

e) Carga uniformemente distribuida:

La variación de la carga es constante sobre el claro "L" donde esta actuando como se observa en la figura:

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