Sistema Estructurales

INTROUCCION

Los ingenieros estructurales se aseguran que sus diseños satisfagan un estándar para alcanzar objetivos establecidos de seguridad (por ejemplo, que la estructura no se derrumbe sin dar ningún aviso previo) o de nivel de servicio (por ejemplo, que la vibración en un edificio no moleste a sus ocupantes). Adicionalmente, son responsables por hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos. Algunos ejemplos simples de ingeniería estructural lo constituyen las vigas rectas simples, las columnas o pisos de edificios nuevos, incluyendo el cálculo de cargas (o fuerzas) en cada miembro y la capacidad de varios materiales de construcción tales como acero, madera u hormigón. Ejemplos más elaborados de ingeniería estructural lo constituyen estructuras más complejas, tales como puentes o edificios de varios pisos incluyendo.

CONTENIDO

• ELEMENTOS ESTRUCURALES

• TIPOS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

• CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

• ELEMENTOS BIDIMENSIONALES

• ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES

• DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

• RIGIDEZ

• INESTABILIDAD ELÁSTICA

• ESTADOS LÍMITE

• ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS

• ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS

• TIPOS DE CARGA

• FUERZAS APLICADAS A UNA ESTRUCTURA.

1. CARGAS GRAVITACIONALES

1.1 CARGAS MUERTAS

1.2 CARGAS VIVAS

1.3 CARGAS VIVAS EN PUENTES

2. FUERZAS AMBIENTALES

3. COMBINACIÓN DE CARGAS O ESTADOS DE CARGA

4. MÉTODOS DE DISEÑO

5. CRITERIOS DE FALLA

TIPOS DE ELEMENTOS ESTRMUCTURALES

Las estructuras físicas son cuerpos o ensamblajes de cuerpos de materia están conformadas por elementos estructurales que deberán ser de materiales lo suficientemente fuertes y ensamblados de la forma lo suficientemente coherente para soportar el peso total de la estructura así como fuerzas a las que la estructura será sometida para que ésta no cambie su forma o su tamaño.

Éstos pueden llegar a ser cientos de miles, y dependerán de la naturaleza y necesidad de la construcción. Por ejemplo, si requieren movimiento las partes entre sí o sí se requiere que sean fijos.

Los elementos estructurales se clasifican de acuerdo a su dimensión, su forma geométrica, su estado de tensión o su funcionalidad.

De acuerdo a su dimensión si se conceptualizan de 1 dimensión (vigas, arcos, pilares), de 2 dimensiones por considerarse como áreas (placas, láminas, membranas) o de 3 dimensiones por considerarse como volúmenes.

Los “elementos lineales” o de “1 dimensión” por lo general están sometidos a tensiones planas con esfuerzos grandes. Son geométricamente alargados, siendo esta dimensión mucho más grande que las otras dimensiones.

Pueden ser verticales y rectos como columnas, pilares o pilotes

Columnas

Horizontales flexionados y rectos como vigas, dinteles, zapatas corridas de cimentación

Vigas laminadas

Diagonales y rectos como las barras diagonales de una celosía o un entramado triangulado.

Celosía diagonal

Flexionados y curvos como arcos continuos o vigas balcón.

Arcos continuos

Los “elementos planos” o de “2 dimensiones” se basan en una superficie, con un espesor pequeño en relación al resto de las dimensiones del elemento, es decir, que 1 dimensión es mucho menor que las otras 2 dimensiones del elemento.

De acuerdo a su forma se dividen en:

Horizontales, flexionados y planos: como las losas de cimentación, plateas o marquesinas.

Losa de Cimentación

Verticales, flexionados y planos: como los muros de contención

Muro de Contención

Verticales, comprimidos y planos: como los muros de carga, paredes o tabiques

Pared

Flexionados y curvos: como la lámina, los depósitos cilíndricos para líquidos como tanques.

Tanque de Concreto

Fraccionados y curvos: las membranas elásticas como paredes de depósitos con fluidos a presión.

Los elementos de volumen o de 3 dimensiones son los que presentan tensiones biaxial o triaxial donde no predomina una dirección dimensión sobre las otras.

Ejemplos de estos son las ménsulas de sustentación o las zapatas que presentan compresiones según la dirección.

Ménsula

De acuerdo a su forma geométrica, pues ésta afecta los detalles de la estructura. Si es recta, curva, así como su posición u orientación.

De acuerdo a su estado de tensión o esfuerzo predominante serían de “tracción” (como las membranas o los cables), de “compresión” (como los pilares), de “flexión” (como las vigas, arcos, placas o láminas) o de “torsión” (ejes de transmisión)

De acuerdo a su funcionalidad se pueden clasificar en cuanto a

(1) Las que soportan el peso de la estructura como las bases y le dan cuerpo a la estructura incluyendo placas, marcos, carcazas, cilindros, bloques, materiales masivos.

(2) Las que soportan cargas con una funcionalidad específica como soportar personas o maquinaria.

(3) Las que cumplen una acción exterior variada como las que soportan interacciones con el viento, los sismos, la expansión o contracción por el calor, entre otros como pueden ser los “elementos elásticos” diseñados para eliminar la vibración o amortiguar impactos.

(4) Elementos que transmiten la energía mecánica a través de una distancia se llaman “transmisiones”

(5) Elementos de conexión o adaptadores, que permiten la separación y conexión de las piezas de la estructura sin tener qué destruir los elementos. Éstos pueden ser planos, cilíndricos incluye los tornillos, remaches, tuercas.

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

En el caso de construcciones estos tienen nombres que los identifican claramente aunque en el mundo hispano parlante, estos nombres cambian de país a país. Básicamente los elementos estructurales pueden tener estados de tensión uniaxiales, biaxiales o triaxiales según su dimensionalidad y según cada una de las direcciones consideradas

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