analisis de estructura parte 1
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dilomado de esctructurasTRANSCRIPT
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MODULO N3 DE
ANALISISESTRUCTURAL
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ANALISIS
ESTRUCTURALEl Anlisis estructural consiste en determinarlas fuerzas en los miembros que componen
una estructura cargada y susdesplazamientos, basadosfundamentalmente en unas idealizaciones decmo estn soportados y conectados y en la
teora de la mecnica estructura.
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O!ETI"O #ENERALProporcionar una seguridad adecuada a las estructuras ante laaparicin de estados limites de falla para las acciones msdesfavorables que puedan presentarse durante la vida til y procurarque en las condiciones normales de operacin no sobrepasen loslimites de ser$i%io !e"e#iones, $suras, vibraciones%.
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ESTADOS LIMITES
&ualquier etapa del comportamiento de laestructura a partir del cual su respuesta seconsidera ina%epta&le'
Estados Limites de Falla' (on losrelacionados con la seguridad de la estructuray corresponden a situaciones en los que laestructura sufre falla total o parcial. )as fallaspueden ser por cortante, "e#in, carga a#ial ,torsin. Estos estados de falla son' Colapso,Inestabilidad y dao irreversible
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ESTRUCTURAL
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INESTAILIDAD
ESTRUCTURAL
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DA)O IRRE"ERSILE
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DA)O IRRE"ERSILE
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ESTADOS LIMITES
Estados Limites de Servicio' (on losrelacionados con situaciones que sin poner en
*uego la seguridad de la estructura, afectan su
correcto funcionamiento. Estos estados deservicio son' Defexiones, Derivas, Grietas,Vibraciones y Daos en muros
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DERI"AS E*CESI"AS
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#RIETAS
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E*CESI"AS
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E*CESI"AS
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DA)OS EN MUROS
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CLASI+ICACION DE LASESTRUCTURAS
)as estructuras se clasi$can segn'Su destino' Estructuras para viviendas, para
servicios educativos y +ospitalarios, paratransportes, para contener lquidos o slidos,para espectculos pblicos, para industrias,para comunicaciones, para transmisiones deenerga.
Su sistema estructural' (e clasi$can enestructuras reticulares, laminares y especiales.
Su an!lisis' Estructuras estticamentedeterminadas e indeterminadas.
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ESTRUCTURALES
Sistemas Estructurales Laminares ' (onestructuras continuas donde no e#iste unesqueleto identi$cado, como es el caso de loscascarones, tanques y muros de contencin,
entre otros
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LAMINARES
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LAMINARES
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LAMINARES
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SISTEMASESTRUCTURALES
Sistemas Estructurales "eticulares' (on
estructuras en donde su esqueleto esfcilmente identi$cable por estar conformadopor la unin de barras, tal es el caso de losedi$cios, puentes, cerc+as, torres de energa.
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RETICULARES
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RETICULARES
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RETICULARES
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ESTRUCTURAL Es la #ormulaci$n de un modelo de la
estructura para darle un tratamientomatem!tico sencillo
ay necesidad de adoptar varias idealizacionespara reducir la comple*idad del problema, algunasde ellas tienen que ver con las descripcionesgeom-tricas de las estructuras y otras con elcomportamiento del material. Es necesarioidealizar tambi-n la forma de los elementosindividuales y de la manera como se interconectan
entre si y con los elementos de la frontera. na vez idealizada la estructura se aplica el
modelo de procedimiento de anlisis paradeterminar los desplazamientos de la estructura y
las fuerzas en los elementos
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#EOMETRICAS)os elementos de la estructura se
representan por lneas rectas que siguen latrayectoria del centroide de la seccin.
)a seccin transversal de un elemento es
constante, es decir, las dimensiones de laseccin transversal no cambian y su inercia yel rea permanecen constantes.
)as idealizaciones de los sistemas de unin de
los elementos y sistemas de apoyos.
CONE*I-N ARTICULADA .
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CONE*I-N ARTICULADA .SIM(LE
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IDEALI,ACION DECONE*I-N EM(OTRADA
IDEALI,A I NE DEL
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IDEALI,A I NE DELMATERIAL
El material se asume +omog-neo e isotrpico, esdecir que tiene las mismas propiedades elsticasen todos sus puntos y en todas las direcciones.
&omportamiento lineal/Principio de la
superposicin. )a respuesta de una estructura,debido a un numero de cargas aplicadassimultneamente, se obtiene mediante la sumade las respuestas de las cargas individuales,aplicando por separado cada una de ellas a la
estructura.)os desplazamientos deben ser peque0os
comparados con las dimensiones de la estructura.
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MATERIAL
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ESTRUCTURALES%arras& (e les suele dar el nombre de barras a los
elementos, generalmente de seccin constante, con
que se construyen las armaduras. Estn sometidosprincipalmente a esfuerzos de tensin, compresin yocasionalmente a esfuerzos de "e#in.
Vi'as& (on elementos en que una dimensin, lacorrespondiente a su e*e longitudinal, predomina sobre
las otras dos, y en los que, a diferencia de las barras,las cargas actan normales con relacin a dic+o e*e.
Columnas' (on elementos del mismo tipo geom-tricode las vigas, pero en los cuales priman fuerzas de
compresin, cuya lnea de accin coincide con o esparalela a su e*e. Estn sometidas a compresinsimple y tambi-n acompa0ada de "e#in unia#ial ybia#ial.
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ESTRUCTURALES
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ESTRUCTURALES
ESTAILIDAD
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ESTAILIDADESTRUCTURAL
Antes de comenzar el anlisis de fuerzas de unaestructura, es necesario establecer ladeterminaci$ny la estabilidadde una estructura.
Estructura Est!ticamente Determinada' Escuando todas las fuerzas en una estructura puedendeterminarse estrictamente a partir de lasecuaciones de equilibrio.
Estructura Est!ticamente Indeterminada' Escuando todas las fuerzas en una estructura no
pueden determinarse estrictamente a partir de lasecuaciones de equilibrio, tienen mas fuerzasdesconocidas que ecuaciones de equilibriodisponibles.
ESTAILIDAD
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ESTAILIDADESTRUCTURAL
En estructuras en el plano se disponen de cuandoms de tres ecuaciones de equilibrio para cadaparte, de modo tal que si +ay 1 partes y 2componentes de fuerzas y momentos reactivos,
tenemos que'2 3 31 Estructura estticamente determinada
2 4 31 Estructura estticamente indeterminada
Grado de Indeterminaci$n G( " ) 3*
)as ecuaciones restantes se llaman ecuacionesde compatibilidad
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#RADO DEINDETERMINACI-N
&lasi$que cada una de las vigas mostradasen las $guras, indique si es estticamentedeterminada o indeterminada, grado deindeterminacin. )as vigas estn sometidas acargas e#ternas que pueden actuar encualquier parte de la viga.
#RADO DE
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#RADO DEINDETERMINACI-N
&lasi$que cada una de l5s marcos mostradosen las $guras, indique si es estticamentedeterminado o indeterminado, grado deindeterminacin. )os marcos estn sometidosa cargas e#ternas que pueden actuar encualquier parte de el.
#RADO DE
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#RADO DEINDETERMINACI-N
&lasi$que cada una de l5s prticosmostrados en las $guras, indique si esestticamente determinado o indeterminado,grado de indeterminacin. )os prticos estn
sometidos a cargas e#ternas que puedenactuar en cualquier parte de el.
INESTAILIDAD
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INESTAILIDADESTRUCTURAL
Para que una estructura sea estableesnecesario que se cumplan las ecuaciones deequilibrio y que sus miembros est-napropiadamente soportados o restringidos porsus apoyos.
ay dos situaciones en que las condiciones derestriccin en los apoyos no se cumplen.
"estricciones +arciales& &uando una
estructura puede tener menos fuerzasreactivas que ecuaciones de equilibrio porcumplirse.
2 6 3 1 &ondicin de 7nestabilidad
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RESTRICCION (ARCIAL
INESTAILIDAD
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INESTAILIDADESTRUCTURAL
"estricciones Impropias& (e presentacuando puede +aber tantas fuerzasreactivas , sin embargo debido a unacondicin impropia de los soportes , puede
desarrollarse una inestabilidad o movimientode una estructura.
" o ( 3 * &ondicin de 7nestabilidad, si lasreacciones de los miembros son
concurrentes o paralelas o algunas de lascomponentes forman un mecanismo decolapso.
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RESTRICCION IM(RO(IA
ESTAILIDAD
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ESTAILIDADESTRUCTURAL
ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE
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ESTRUCTURAS ESTATICAMENTEDETERMINADASMETODO OSER"ACIONES
-".-D/"-S
.0todo de los nudos Aplicacin de las ecuaciones 8 9#35 : 8 9y35 a cada nudo ensucesin. ;eneralmente se aplica a armaduras planas
.0todo de las secciones Adems de las ecuaciones anteriores se aplica 8
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ARMADURAS)as armaduras son estructuras compuestas de
miembros esbeltos unidos entre si en sus puntosde e#tremo.
)os elementos que suelen usarse son los puntalesde madera, las barras metlicas, los ngulos y
canales metlicos.)as cone#iones en los nudos se +acen, por lo
general atornillando o soldando los e#tremos delos miembros a una placa comn llamada placa
de nudo.)as armaduras las podemos clasi$car en'
-rmaduras de 3ec4o
-rmaduras de +uentes
ARMADURAS DE TEC/O
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ARMADURAS DE TEC/O
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(UENTES
IDEALI,ACION DE LA
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IDEALI,ACION DE LAARMADURA
3odas las car'as se aplican en losnudos
Las conexiones en los nudos seconsideran articulaciones
ESTRUCTURAL
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ESTRUCTURALARMADURAS
)a determinacin en armaduras planas se consiguepor intermedio de las siguientes ecuaciones'
? @ 2 3 2 Estticamente !eterminada.
? @ 2 4 2 Estticamente 7ndeterminada.
? 3 9uerzas en el nmero de barras o elementosde la armadura.
2 3 1umero de fuerzas reactivas.
3 1umero de nudos.
;rado de 7ndeterminacin ; 3 ?@2% B >
ESTRUCTURAL
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ESTRUCTURALARMADURAS
)a estabilidad en armaduras planas se consiguepor intermedio de las siguientes ecuaciones'
? @ 2 6 2 7nestable.
? @ 2 4 o 3 2 7nestable si las reaccionesen los soportes de la armadura sonconcurrentes o paralelas o si algunas de lacomponentes de la armadura forman unmecanismo colapsable.
En armaduras se 4ace necesario veri1cardos estabilidades & La externa y la interna
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A(LICACION
Ceri$car si las siguientes armaduras sonestables'
E!ER I I DE
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E!ER I I DEA(LICACION
!eterminar la estabilidad y las fuerzas encada miembro de la armadura de tec+omostrada en la $gura. Establezca si losmiembros estn a tensin o compresin. sem-todos de los nudos y de las secciones.
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ES(ACIO
Determinaci$n y estabilidad&
? @ 2 6 D 7nestable
? @ 2 3 D Estticamente determinada,revisar
estabilidade#terna e interna%
? @ 2 4 D Estticamente indeterminada,revisar
estabilidade#terna e interna%
ES(ACIO
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ES(ACIO
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ES(ACIO
REACCIONES DE A(O.OS
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REACCIONES DE A(O.OSEN EL ES(ACIO
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A(LICACION
!eterminar la estabilidad y las fuerzas encada miembro de la armadura espacialmostrada en la $gura. Establezca si losmiembros estn a tensin o compresin. sem-todos de los nudos .
EL METODO DE LAS
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EL METODO DE LASSECCIONES
Condici$n de la vi'a' estticamentedeterminada.
E5emplo de aplicaci$n
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ANALISIS DE MARCOS
Condici$n del marco' estticamentedeterminado.
E5emplo de aplicaci$n