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ANLISIS ESTRUCTURAL I
NOCIONES FUNDAMENTALES
FACULTAD DE INGENIERA
SEMESTRE 2013-1
INGENIERA CIVIL
DOCENTE:ING. GONZALO H. DIAZ GARCIA
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Observa a tu alrededor. Te has fijado que existen multitud de
seres, objetos e instrumentos que poseen una estructura?
LA MISIN DE LAS ESTRUCTURAS ES SOPORTAR LAS ACCIONES EXTERNAS
MANTENIENDO LA
FORMA DE LAS CONSTRUCCIONES
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DEFINICIN DE ESTRUCTURA
Una estructura es una serie de partes conectadas con el fin de
soportar una carga.
La Rueda de Falkirk, China
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DEFINICIN DE ESTRUCTURA
El Anlisis Estructural, es una ciencia que se encarga de la
elaboracin de mtodos de clculo, para determinar la resistencia,
rigidez, estabilidad, durabilidad y seguridad de las estructuras,
obtenindose los valores necesarios para un diseo econmico y
seguro.
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DEFINICIN DE ESTRUCTURA
Al crear una estructura para que cumpla una funcin especfica es
necesario seguir un proceso:
Planeacin: Primero debe considerarse la seleccin de una forma
que sea segura, esttica y econmica. Una vez tomada la decisin, se
especifican las cargas, materiales, disposicin de los miembros y
sus dimensiones de conjunto.
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Anlisis: Deben hacerse ciertas idealizaciones sobre cmo estn
soportados y conectados los miembros entre si. Una vez determinado,
las fuerzas en los miembros y sus desplazamientos pueden hallarse
utilizando la mecnica estructural.
PROCESO DE UNA ESTRUCTURA
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PROCESO DE UNA ESTRUCTURA
Diseo: Una vez obtenidas las cargas internas de un miembro se
determina el tamao de este satisfaciendo criterios de resistencia,
estabilidad y deflexin.
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PROCESO DE UNA ESTRUCTURA
Construccin: En esta fase se requiere ordenar los diversos
componentes de la estructura y planear las actividades que implica
el montaje real de esta. Se debe garantizar que guarde concordancia
con los planos de diseo especificados.
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FUERZAS APLICADAS EN UNA ESTRUCTURA
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FUERZA
Es todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto esttico) o
de modificar su estado de reposo (efecto dinmico). Las fuerzas que
actan sobre una estructura se llaman Cargas.
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FUERZA
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FUERZA
Las fuerzas se representan con una flecha (vector), donde la
longitud del vector es la intensidad de la fuerza, la flecha la
direccin y el principio del vector es el punto donde se aplica la
fuerza.
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ESFUERZOS
Es la fuerza interna que experimentan los elementos de una
estructura cuando son sometidos a una fuerza externa. Los elementos
de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse.
Hay 5 tipos de esfuerzos principales:
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Esfuerzos de Traccin
Un elemento de una estructura est sometido al esfuerzo de
traccin cuando sobe el actan fuerzas que tienden a estirarlo, Las
fuerzas actan hacia el interior del objeto.
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Esfuerzo de Compresin
Un elemento de una estructura est sometido al esfuerzo de
compresin cuando sobe el actan fuerzas que tienden a aplastarlo o
contraerlo. Las fuerzas actan hacia el interior del objeto.
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Esfuerzo de Flexin
Un elemento de una estructura est sometido al esfuerzo de flexin
cuando sobe l actan fuerzas que tienden a doblarlo.
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Esfuerzo de Torsin
Un elemento de una estructura est sometido al esfuerzo de torsin
cuando sobe l actan fuerzas que tienden a retorcerlo.
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Esfuerzo de Cortadura
Un elemento de una estructura est sometido al esfuerzo de
cortadura cuando sobe l actan fuerzas que tienden a cortarla o
desgarrarla.
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ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Tensores o tirantes
Son los miembros estructurales sometidos a una fuerza de tensin,
Debido a la naturaleza de la carga, estos miembros son esbeltos y
para formarlos se escogen perfiles redondos, rectangulares
(varillas y barras), etc.
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ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Vigas
Son usualmente miembros horizontales rectos usados
principalmente para soportar cargas verticales.
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ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Columnas
Son miembros generalmente verticales y resisten cargas axiales
de compresin.
Las columnas metlicas sueles ser secciones tubulares y las
columnas de concreto son circulares y cuadradas con barras de
refuerzo.
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TIPOS DE ESTRUCTURAS
Armaduras
Se denomina armadura la estructura formada por un conjunto de
piezas lineales (de madera o metlicas) ensambladas entre s, que se
utiliza para soportar la cubierta inclinada de algunos edificios.
La disposicin de la cubierta, a una dos, tres, cuatro o ms aguas,
influye lgicamente en la caracterstica de la armadura que debe
sostenerla. Frecuentemente las armaduras estructuralmente son
celosas planas, aunque existen armaduras de otro tipo que no son
celosas.
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TIPOS DE ESTRUCTURAS
Cables y arcos
Los cables son flexibles soportan cargas en tensin y se utilizan
como soporte de puentes y en techos de edificios.
El arco logra su resistencia en compresin, puesto que tiene una
curvatura inversa a la del cable. Sin embargo el arco debe ser
rgido para mantener su forma, lo que se traduce en cargas
secundarias que involucran fuerzas cortantes y de momento que deben
considerarse en su diseo.
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TIPOS DE ESTRUCTURAS
Marcos
Se componen de vigas y columnas que estn articuladas o bien son
rgidas en sus conexiones. La carga en un marco ocasiona flexin en
sus miembros.
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TIPOS DE ESTRUCTURAS
Elementos superficiales
Estn hechas de un material cuyo espesor es muy pequeo en
comparacin con sus otras dimensiones, algunas veces este material
es muy flexible y puede tomar la forma deseada, el material acta
como una membrada sometida a tensin pura.
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Protegen y proporcionan apoyo a los elementos de un
conjunto.
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Cierran y cubren espacios
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Alcanzan alturas en el espacio
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Salvan accidentes geogrficos
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Generan superficies
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PROBLEMAS QUE RESUELVEN LAS ESTRUCTURAS
Almacenan materiales
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CARGAS
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CARGAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA
Las cargas suelen modelarse de acuerdo al espacio que ocupan
como cargas puntuales concentradas, como la accin de la rueda de un
camin sobre la cubierta de un puente, cargas distribuidas lineales,
expresada como fuerza por unidad de longitud, como el peso de una
pared divisoria que acta sobre una viga de apoyo y cargas
distribuidas superficiales que se dan como fuerza por unidad de rea
de por ejemplo un sistema de piso para un saln de clases, de una
biblioteca o de una bodega.
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CARGAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA
Una vez elegida la estructura, se determinan las cargas que le
sern aplicadas mientras ella este sirviendo a la finalidad para la
cual fue diseada durante su vida til. Existen para ello cdigos y
normas con la distribucin mnima de cargas, sin embargo son el
juicio y la experiencia del ingeniero los que darn la magnitud
final, pues es el responsable de la seguridad de la estructura. Las
cargas se suelen agrupar segn su naturaleza, en tres clases:
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CARGAS MUERTAS
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CARGAS VIVAS
Que pueden ser movibles, aquellas que se pueden cambiar de
posicin y las mviles, las que se mueven por su propia energa como
los vehculos.
En el Per empleamos la Norma de Estructuras E.020 CARGAS del
Reglamento Nacional de Edificaciones para determinar las cargas
mnimas segn el tipo de ambiente.
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CARGAS VIVAS
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CARGAS AMBIENTALES
Las causadas por efectos del ambiente, como el viento, la nieve,
los cambios de temperatura y los sismos.
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CARGAS AMBIENTALES: VIENTOS
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CARGAS AMBIENTALES: VIENTOS
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CARGAS AMBIENTALES: NIEVE
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CARGAS AMBIENTALES: SISMOS
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CARGAS AMBIENTALES: SISMOS
