estruct. i 1a parte

ESTRUCTURAS IIng. Jorge Buzn Ojeda jbuzon@cuc.edu.co

INGENIERIA ESTRUCTURAL

CONCEPTOS BASICOS (1):Estructura Anlisis Anlisis Estructural Cargas:

Vivas: debidas al uso Muertas: debidas al peso propio de la estructura

Tipos de cargas:

Gravitacionales y No gravitacionales

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CONCEPTOS BASICOS (2):

Materiales Estructurales:El acero estructural El Concreto estructural

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CONCEPTOS BASICOS (3):

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CONCEPTOS BASICOS (4):

Materiales Estructurales:

El concreto presforzado

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CONCEPTOS BASICOS (5):

Materiales Estructurales:La madera estructural Mampostera estructural Plsticos y otros materiales sintticos Estructurales

INGENIERIA ESTRUCTURAL

CONCEPTOS BASICOS (6):

Durabilidad

INGENIERIA ESTRUCTURAL

CONCEPTOS BASICOS (7):

Como conseguimos estructuras durables?

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CONCEPTOS BASICOS (8):

INGENIERIA ESTRUCTURAL

CONCEPTOS BASICOS (9):Formas Estructurales Existen varias clasificaciones, pero la mas general es de acuerdo a la forma geomtrica que tenga la estructura. estructura. Otra forma de clasificar las estructuras, se le debe al ingeniero y arquitecto constructor HEINRICH ENGEL, segn la cual las estructuras se dividen en 5 grandes categoras: categoras:

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CONCEPTOS BASICOS (10):

Estructuras de Forma activa: Son las que estn activa: sometidas a tensin como los cables y a compresin como arcos y columnas. columnas.

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CONCEPTOS BASICOS (11):

Estructuras de Vector Activo: Son por ejemplo las Activo: cerchas planas o espaciales

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CONCEPTOS BASICOS (12):

Estructuras de Masa Activa: Son las vigas, prticos y Activa: losas, que trabajan a esfuerzos de flexin, cortante y compresin. compresin.

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CONCEPTOS BASICOS (13):

Estructuras de Superficie Activa: Son por ejemplo Activa: las plegadas, domos y cascarones. cascarones.

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CONCEPTOS BASICOS (14):

Estructuras Verticales: Son las estructuras muy Verticales: esbeltas (rascacielos)

METODOS DE ANALISIS

CLASIFICACION:

Mtodos Energticos: Basan su metodologa en los Energticos: principios de Energa. Son:Mtodo del Trabajo Real Mtodo del Trabajo Virtual Mtodo de la carga unitaria Mtodos de Castigliano ( 2 Teoremas)

METODOS DE ANALISIS

CLASIFICACION:

Mtodos Cinemticos: Basan su metodologa en Cinemticos: los principios de la cinemtica:rearea-Momento Viga conjugada Integracin matemtica o numrica Diagramas de Williot-Mohr Williot

METODOS DE ANALISIS

CLASIFICACION:

Mtodos de las Fuerzas: Basan su metodologa en Fuerzas: principios de la esttica donde las fuerzas son las incgnitasCarga Unitaria Teoremas de Castigliano Matricial (Flexibilidad) Tres Momentos

METODOS DE ANALISIS

CLASIFICACION:

Mtodos de los Desplazamientos: Basan su Desplazamientos: metodologa en principios de la esttica.Pendiente-Desviacin Pendiente Cross Kani Takabeya Matricial (Rigidez)

CARGAS

CARGAS VIVASSon debido al uso. Su magnitud debe seguir los criterios de una norma. La mayora de pases posee una norma que regula o rige el anlisis y diseo de estructuras. En Colombia se llama la NSR-98. Es un decreto Ley NSRque se debe cumplir y todos los ingenieros debemos seguir sus requerimientos y especificaciones La NSR-98, las especifica en el Ttulo B NSR

CARGAS

CARGAS VIVAS

Nuestra Norma NSR-98, especifica los siguientes NSRvalores:Vivienda: Oficina: Escaleras: Graderas de Estadios: Salas de reuniones: Hospitales:

180 Kg/m2 200 Kg/m2 300 Kg/m2 400 Kg/m2 300 500 Kg/m2 200 400 Kg/m2

CARGAS

CARGAS MUERTASSon las que dependen del peso propio. Requieren un anlisis de carga La norma especifica la densidad de los materiales usados en las construcciones. Al realizar un Anlisis y un Diseo estructural, es importante tener especificada una geometra de los elementos estructurales, cumpliendo criterios de estructuracin consignados en la NSR-98. Aparecen NSRen el Ttulo C.

CARGAS

CARGAS MUERTAS

La NSR-98, en el ttulo B aparecen algunas NSRdensidades importantes:Concreto simple: Concreto reforzado: Agua: Acero: Mampostera: Arena densa o grava: Arena Suelta:

2.300 Kg/m3 2.400 Kg/m3 1.000 Kg/m3 7.850 Kg/m3 1.800 Kg/m3 (ladrillo) 1.900 Kg/m3 1.800 kg/m3 ( Est. Suelos)

CARGAS

CARGAS MUERTAS

La NSR-98, en el ttulo B aparecen algunos pesos ya NSRestablecidos por unidad de rea:Cielos rasos de mortero: Cielos rasos de madera: Cubierta placa ondulada A/C: Teja de barro o mortero: Muros de mampostera: Entrepisos de madera: Impacto:

80 100 Kg/m2 10 50 Kg/m2 18 Kg/m2 75 Kg/m2 300 350 Kg/m2 120 Kg/m2 Incremento %

CARGAS

CARGAS DEBIDO A FENOMENOS NATURALES: NATURALES: Estas cargas requieren un anlisis particular, son:Sismo Viento Empujes (agua o tierra) Oleajes Corrientes

CARGAS

CARGAS DEBIDO A SISMO Esta carga requiere de un anlisis particularizado en las estructuras. estructuras. Todo diseo en Colombia, se debe ajustar y cumplir requisitos de norma. La NSR-98, tiene norma. NSR-98, estipulados los requerimientos que se deben cumplir, en trminos de modelacin ssmica y de mtodos de anlisis y diseo. diseo.

CARGAS

CARGAS DEBIDO A SISMO La NSR-98, colombiana, tiene a todo el NSR-98, territorio colombiano dividido en zonas de amenaza ssmica. Esta divisin se basa en ssmica. estudios estocsticos (probabilstica), para inferir la probabilidad de ocurrencia de un movimiento ssmico. ssmico.AMENAZA SISMICA BAJA AMENAZA SISMICA INTEMEDIA AMENAZA SISMICA ALTA

CARGAS POR SISMO

CARGAS

CARGAS DEBIDO A VIENTO La NSR-98, colombiana, tiene especificado unos NSR-98, modelos empricos para tener en cuenta la accin del viento sobre las estructuras. estructuras. El modelo esta en funcin de: de:Forma estructural (alzada y planta) rea expuesta a la accin del viento Caractersticas del material expuesto (rugosidad) Mapa de amenaza elica ( Velocidad del viento)

CARGAS

CARGAS DEBIDO A VIENTO En estructuras altas tipo rascacielos, el anlisis por carga de viento, es casi mas importante, que el debido a sismo o a cargas vivas y muertas. muertas.

ANALISIS DE CARGA

ANALISIS DE CARGA PARA VIGAS

ANALISIS DE CARGAS PARA LOSASMACIZAS ALIGERADAS

ANALISIS DE CARGAS

ANALISIS DE CARGA

Aligerantes:Bloques, icopor, etc.

ANALISIS DE CARGA

TENER EN CUENTA:Geometra Material Densidad Volumen Cargas muertas rea aferente o de referencia ( m2 ) El anlisis de carga para losas se hace por unidad de rea y para vigas por unidad de longitud.

ANALISIS DE CARGA

TENER EN CUENTA: rea

aferente: S x 1.0 (m2) Volumen: Base x altura x longitud (m3) Densidad: = (Ton/m3) unidad de peso / unidad de volumen

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADAPiso e h H Torta, loseta

bw

So

bw Nervio, Vigueta

Cielo raso Aligerante

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADAaligerantes 1.0 mt nervio

S

rea aferente

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADATORTA O LOSETAe

1.00 S

Volumen = S x 1.00 x e Desidad ( ) = Peso/volumen

(m3) (Kg/m3)

La carga que la loseta le produce a la losa es: Peso = Densidad x Volumen = Carga = Peso / Area Aferente = ( S x 1.0 x e ) ( Kg)

( S x 1.0 x e ) / (S x 1.0 ) = x e ( Kg/m2)

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADANERVIO O VIGUETA

= 2 bw/2 bw

Volumen = bw x 1.00 x h (m3) Desidad ( ) = Peso/volumen Peso = Densidad x Volumen = ( bw x 1.0 x h ) ( Kg)

Carga = Peso / Area Aferente = ( bw x 1.0 x h ) / (S x 1.0 ) = x bw x h / S ( Kg/m2)

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADA

Lo usual en Colombia, es que estos bloques sean rectangulares

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADAALIGERANTE ( BLOQUE )

h 20 cm So Peso de los bloques = 5 un x Wbloque Carga = Peso de los bloques / Area Aferente = 5 x Wb / ( S x 1.0 ) ( Kg / m2 )

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADAPISOS

e'

1.00 S

Volumen = S x 1.00 x e Desidad ( ) = Peso/volumen

(m3) (Kg/m3)

(Investigar en la NSR-98, la densidad para cada tipo)

La carga que el piso le produce a la losa es: Peso = Densidad x Volumen = ( S x 1.0 x e ) ( Kg)

Carga = Peso / Area Aferente = ( S x 1.0 x e ) / (S x 1.0 ) = x e' ( Kg/m2)

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADACielos rasos: Buscar en la NSR-98, Ttulo B, la NSRcarga por m2Mortero Malla vena paetada Machimbre de madera Yeso catn Sonocor Icopor Otros

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADAMuros: Buscar en la NSR-98, Ttulo B NSRLa norma especifica entre 300 y 350 Kg/m2 para muros de mampostera de bloque convencional, hasta 2.20 metros de alto. Para alturas mayores, se debe estimar proporcionalmente a la altura. Tambin se puede determinar de manera exacta o detallada ( Investigar )

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADA1) CARGA MUERTA (D) Torta: xe Nervios: x bw x h / S Pisos: x e' Bloques: 5 x Wb / S Muros: 300 - 350 Cielos rasos (Norma) (D) : Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2

2) CARGA VIVA (L) Esta en funcin del uso. Ttulo B, de la NSR-98 3) CARGA TOTAL (W) W=D+L (Kg/m2)

ANALISIS DE CARGA LOSA ALIGERADA4) CARGA TOTAL MAYORADA (Wu) Wu = 1.4D + 1.7L ( Kg/m2)

5) FACTOR DE SEGURIDAD (FS) FS = Wu / W Debe ser un valor mayor que 1.0 Normalmente se puede trabajar con valores entre 1.4 y 1.6, 6) CARGA POR VIGUETA ( qu ) qu = Wu x