Las Estructuras
ESTIMULOS QUE SOLICITAN LAS ESTRUCTURAS LAS CERCHAS Este sistema combina elementos tipo cercha donde la disposición de l
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ESTIMULOS QUE SOLICITAN LAS ESTRUCTURAS LAS CERCHAS Este sistema combina elementos tipo cercha donde la disposición de los elementos determina la estabilidad. Pueden ser planas y espaciales.
Son estructura reticulada, triangulada normalmente con dos puntos de apoyo – ISOSTATICA- que representa un conjunto cerrado de esfuerzos, lo que la hace estructuralmente independiente autosustentable y se debe conectar al resto de la estructura para que reciba las cargas. ARMADURA En este sistema se combinan elementos tipo cercha con elementos tipo viga o columna unidas por articulaciones.
La estructura formada por un conjunto de piezas lineales (de madera o metálicas) ensambladas entre sí, que se utiliza para soportar la cubierta inclinada de algunos edificios. La disposición de la cubierta, a una dos, tres, cuatro o más aguas, influye lógicamente en la característica de la armadura que debe sostenerla. Frecuentemente las armaduras estructuralmente son celosías planas, aunque existen armaduras de otro tipo que no son celosías. MARCOS O PÓRTICOS: Este sistema conjuga elementos tipo viga y columna. Su estabilidad está determinada por la capacidad de soportar momentos en sus uniones. Pueden ser planos y espaciales.
Para el análisis de un pórtico es necesario hacer algunas simplificaciones a la estructura real. Un pórtico tiene no solo dimensiones longitudinales, sino transversales, como el ancho y la altura de la sección transversal y estos valores influyen en el análisis de la estructura; sin embargo la determinación definitiva de las dimensiones de los elementos es el objetivo final del denominado “diseño estructural”. SISTEMAS DE PISOS: Consiste en una estructura plana conformada por la unión varios elementos (cáscara, 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 unión de muros en direcciones perpendiculares y presenta gran rigidez lateral. Este sistema es uno de los más usados en edificaciones en zonas sísmicas.
DOMOS, CILOS Y TANQUES
SISTEMAS
COMBINADOS
PARA
EDIFICACIONES:
Se
aprovechan las cualidades estructurales de los elementos tipo muro con las cualidades arquitectónicas de los sistemas de pórticos. Las características de rigidez lateral también se pueden lograr por medio de riostras que trabajan como elementos tipo cercha.( ver figura).
SISTEMAS MASIVOS: Presas o elementos en 3 dimensiones TEORIA LINEAL Y TEORIA NO LINEAL DE LAS ESTRUCTURAS
Se dice que una estructura presenta un comportamiento lineal cuando se cumple que entre causa y efecto existe una relación lineal, esto ocurre siempre y cuando el material sea elástico lineal y los desplazamientos de la estructura sean pequeños.
La
no linealidad en el comportamiento de una estructura se debe,
a que el material se caracteriza por no ser elástico lineal, por lo que estamos en el caso de la no linealidad física; y si en cambio la
no linealidad se debe a que la magnitud de los desplazamientos de la estructura no son pequeños estamos en el caso de la no linealidad geométrica. Si se analiza el conjunto de deformaciones y desplazamientos se pueden hacer las siguientes consideraciones: Caso1: Cuando las deformaciones desplazamientos son pequeños. En
este
caso
de
análisis
de
especificas
estructuras
y
lineales,
los donde
los
desplazamientos son pequeños y el equilibrio se analiza sin tenerlos en cuenta. Caso2: Cuando las deformaciones especificas no son pequeñas y los desplazamientos son pequeños. Este es el caso del análisis de estructuras en régimen anelàstico(calculo plástico), donde ciertas zonas de la estructura alcanzan deformaciones muy importantes que se traducen en la deformación de articulaciones platicas, a pesar de las cuales los desplazamientos de las estructuras se mantienen pequeños y el equilibrio puede seguir siendo analizado sin tenerlos en cuenta. Esta es una no linealidad física Caso3: Cuando las deformaciones especificas son pequeñas y los desplazamientos no son pequeños: En este caso debido a que existe la no linealidad geométrica, la estructura presenta un comportamiento no lineal.
Caso 4: Cuando las deformaciones especificas y los
desplazamientos no son pequeños: En este caso predomina la no linealidad tanto física como geométrica en el comportamiento de la estructura.
Resolver una estructura es encontrar la relación causa efecto, ya sea esta lineal o no lineal. Mientras que en primer caso la relación es lineal y por lo tanto conocida, en el segundo caso no lo es.
Los procedimientos desarrollados hasta el presente se basan en las conclusiones anteriormente aplicables
todos
los
mencionadas,
según las cuales
son
procedimientos lineales siempre y cuando el
esfuerzo axil se mantenga constante.
Esto implica conocer el valor de dicho esfuerzo: para poder resolver esta incongruencia se aplican los método iterativos, el cual implica adoptar un valor de la variable que se desconoce y se modifica a medida que se plantea la exigencia que dicha variable debe cumplir como por ejemplo las ecuaciones de equilibrio; A su vez se establece cual es el error máximo que se admite en el valor de determinadas variables, por ejemplo los desplazamientos.
Principio de Superposición
El principio de superposición o teorema de superposición es una herramienta matemática que permite descomponer un problema lineal en dos o más subproblemas más sencillos, de tal manera que el problema original se obtiene como "superposición" o "suma" de estos subproblemas más sencillos. Técnicamente, el principio de superposición afirma que cuando las ecuaciones de comportamiento que rigen un problema físico son lineales, entonces el resultado de una medida o la solución de un problema práctico relacionado con una magnitud extensiva asociada al fenómeno, cuando están presentes los conjuntos de factores causantes A y B, puede obtenerse como la suma de los efectos de A más los efectos de B. La respuesta de una estructura debida a un numero de cargas aplicadas simultáneamente 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 superposición necesitamos trabajar con materiales elásticos, que cumplan la ley de Hooke. Si la estructura a analizar cumple con estos requisitos podemos usar la teoría elástica en su estudio.
Para un amplio rango de tensiones y deformaciones, en los materiales elásticos la tensión es proporcional a la deformación (es decir, que las componentes de los tensores de deformación y tensión están relacionadas linealmente). Si, además, las fuerzas sobre los cuerpos son moderadas y las deformaciones resultan pequeñas (del orden del 10−2 o 10−3), entonces los desplazamientos de los puntos del sólido resultan, salvo por un movimiento de sólido rígido, casi proporcionales a las deformaciones. Este último hecho se usa comúnmente en la resolución de problemas prácticos en ingeniería, donde se usa muy extensivamente el principio de superposición en términos de fuerzas y desplazamientos. Por el principio de superposición podemos expresar los efectos totales como la suma de efectos de cargas parciales.
Estabilidad de una Estructura
La estabilidad estructural se refiere a la capacidad de una estructura bajo las fuerzas que actúan sobre ella de alcanzar un estado de equilibrio mecánico. Las combinaciones de fuerzas bajo
las
cuales
una
estructura
no
es
o
acciones
estable
se
denominan inestabilidades y pueden ser de varios tipos:
Deslizamiento,
contacto
entre
cuando dos
la fuerza
resultante
superficie de
sólidos excede un cierto valor y existe
desplazamiento relativo entre los puntos de los dos sólidos.
Vuelco,
cuando el momento de fuerzas respecto a una recta,
llamado eje virtual de rotación sobre pasa un cierto valor.
Inestabilidad
elástica,
que
se
refiere
a
fenómenos
de
no
linealidad como el pandeo la abolladura, la inestabilidad de arcos, etc. Una estructura es estable cuando al empujarla lateralmente, no vuelca. Para que una estructura sea estable debe cumplir con tres condiciones: Si la base sobre la que se apoya la estructura es grande la estructura será estable.
Cuanto mas abajo se sitúe el centro de gravedad más estable será la estructura, para ello debe concentrar casi toda la masa de la estructura cerca de la base.