teoria estructural apuntes

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FACULTAD DE INGENIERA, UAEM 2010

DIVISIN DE INGENIERA CIVIL

APUNTES PARA LA UNIDAD DE APRENDIZAJE DETEORA ESTRUCTURALCrditos de la Materia: 8

Semestre: V

Profesor: Dr. Horacio Ramrez de Alba

ContenidoINTRODUCCIN4TEMARIO:4OBJETIVOS4Evaluacin:6UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOS.8Diseo Estructural.8Pasos Fundamentales Del Diseo Estructural:8Fases del Diseo:8Concepto de accin (carga) y estado limite13Criterio de esfuerzos de trabajo:15Criterio de resistencia:15Breve introduccin a los aspectos de confiabilidad18UNIDAD II. LAS ACCIONES Y SUS EFECTOS EN LAS ESTRUCTURAS25Clasificacin de las Acciones25Cargas Muertas:26 Carga Viva Con Reglamento D.F30Carga Viva Con Reglamento A.C.I.30Empuje De Materiales A Granel.31Empuje de Tierras33CARGAS VIVAS EN PUENTES.35EFECTOS DE VIENTO.39 ECUACIN DE BERNULLI ENTRE LOS PUNTOS 1 Y 240EFECTO DE LOS MOVIMIENTOS SSMICOS42 PRINCIPALES ASPECTOS QUE SE DEBEN DE TOMAR EN CUENTA:42 PROCEDIMIENTO PARA EL CLCULO DE FUERZAS SSMICAS POR EL MTODO ESTTICO:42UNIDAD III. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO Y PRESFORZADO46ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIN46AGRIETAMIENTO46COMPORTAMIENTO ELASTICO ME, E46MOMENTO DE FLUENCIA My, y47ETAPA LTIMA O DE MOMENTO FLEXIONANTE NOMINAL MXIMO MN, N47CALCULO DE MCR CON ELCONCEPTO DE AREA TRANSFORMADA:50CALCULO DE ME CON EL CONCEPTO DE AREA TRANSFORMADA:51EFECTO DE LA FUERZA CORTANTE:71FLEXOCOMPRESIN.74FLEXOCOMPRESIN UNIAXIAL.75CARGA AXIAL SOLA75CONDICIN BALANCEADA.76DIAGRAMA DE INTERACCIN APROXIMADO.81FLEXOCOMPRESIN BIAXIAL82Efectos de esbeltez87Flexin en concreto presforzado90CONDICIONES DE SERVICIO103UNIDAD IV. COMPORTAMIENTO DE ACERO ESTRUCTURAL108PANDEO LATERAL115Elementos sometidos a carga axial.118Unidad V INTRODUCCION A LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES122Edificios122Puentes123Naves industriales123Cubiertas de grandes claros.123Torres124Plataformas marinas124Serie de ejercicios y trabajos129GLOSARIO134BIBLIOGRAFA:136

INTRODUCCIN

En la Teora Estructural se estudian los elementos estructurales principales ms utilizados para resolver las construcciones propias de la ingeniera civil. El curso de Teora Estructural, permitir al alumno familiarizarse con los conceptos bsicos del comportamiento estructural como preparacin para el proceso de diseo. El curso ofrece al alumno las bases para el clculo de las solicitaciones a las que se encuentran sometidas las estructuras incluyendo las permanentes (muertas), las variables (vivas) y las accidentales (viento y sismo). Comprende el estudio del comportamiento mecnico a tensin, compresin, flexin, cortante y torsin para elementos individuales de concreto reforzado, concreto presforzado y acero estructural. Como antecedentes el alumno deber contar con conocimientos de esttica, dinmica, mecnica de materiales, para entender adecuadamente los conocimientos de este curso, los cuales le servirn para que en el futuro pueda desarrollar proyectos de sistemas estructurales para lograr diseos seguros, durables y econmicos. TEMARIO:UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOSUNIDAD II. LAS ACCIONES Y SUS EFECTOS EN LAS ESTRUCTURAS.UNIDAD III. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO Y PRESFORZADO.UNIDAD IV. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL.UNIDAD V. INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES.OBJETIVOSUBICACIN E IMPORTANCIA DE ESTA UNIDAD DE APRENDIZAJE. El ingeniero civil: planea, disea (proyecta), construye, opera y mantiene obras (construcciones) tiles para la sociedad.Gnesis de una obra.1.- Se detecta, se manifiesta o se hace evidente una necesidad (ejemplo; una escuela primaria en una comunidad x)2.- Se lleva a cabo la planeacin adecuada (terreno, recursos, impacto, etc.)3.- Se hacen estudios preliminares (topografa, mecnica de suelos, accesos, etc.)4.- Se realiza el proyecto arquitectnico que atienda a las necesidades por satisfacer (nmero de aulas, espacios administrativos, auditorio, etc.)5.- Se realiza el proyecto (diseo) estructural que garantice la seguridad de la construccin en condiciones normales de operacin y extraordinarias (Terremotos, huracanes, y otros eventos extraordinarios) con economa y sin comprometer su funcionamiento (las actividades de la escuela se realizan sin contratiempos durante toda su vida til).6.- Se establece el sistema constructivo ms conveniente.7.- Se presupuesta la obra desarrollando el catalogo de conceptos y precios unitarios.8.- Se asignan los recursos y se licita la obra.9.- Se hace la planeacin de la construccin (programa de obra).10.- Se realiza la construccin ejerciendo supervisin que garantice el control de calidad durante todas las etapas.11.- Se opera y se mantiene (evitar deterioro, mantenimiento preventivo ms que correctivo, evitar aadidos y modificaciones).

Con negritas se destacan las partes relacionadas con esta unidad de aprendizaje que se puede definir como el inicio o la puerta de entrada a la Ingeniera Estructural como una de las ramas ms importantes de la ingeniera civil. Es importante tener en cuenta la siguiente definicin: estructura es la parte resistente de una obra o construccin.Con lo anterior se puede establecer el alcance: Comprender los conceptos bsicos de la Ingeniera Estructural (concepto entendido como una idea, objeto que concibe el espritu) Evaluar las solicitaciones o cargas para los casos ms usuales (carga o solicitacin es una accin que afecta a la estructura durante toda o una parte de su vida til) Comprender el comportamiento estructural de elementos de concreto reforzado y presforzado, aplicar los conocimientos a casos sencillos de diseo. Comprender el comportamiento de elementos de acero estructural y aplicar los conocimientos a casos sencillos de diseo. Conocer los principales sistemas estructurales y entender su comportamiento estructural bsico como preparacin para las unidades de aprendizaje consecuentes.

La meta principal es que el estudiante sea competente (qu soy capaz de hacer) en los puntos anotados en el alcance, y que adquiera conocimientos significativos, es decir, obtener conocimientos que pueda aplicar en su futura vida profesional (facultativa). Por lo tanto en el grupo lograremos que el estudiante aprenda, lo que significa que adems de adquirir y manejar los conocimientos ser bien hecho y ordenado, escribir propiamente y har sus grficos ntidos y proporcionados con la informacin suficiente.El profesor conducir al estudiante para ello exigir respeto para las actividades acadmicas, lo que significa que cada estudiante se respetar a si mismo haciendo su mejor esfuerzo y ser parte de la solucin y no del problema (calificaciones bajas, pocos aprobados)El estudiante: Asistir puntualmente (5 min. de tolerancia) Repasar y obtendr informacin antes de la clase, para ello se proporcionar un resumen de los temas para la siguiente clase (notas del curso). Participar activamente durante el desarrollo de la clase (de ninguna manera estar solamente calentando el lugar y con la mente en otra cosa), el estudiante ser responsable de hacer su serie de ejercicios durante todo el semestre, cada uno de los ejercicios se iniciarn en el aula en forma de taller (buscando que todos participen, haciendo preguntas y opinando) Trabajar extraclase preparando sus temas y sus ejercicios, que slo sern validos si se entregan en limpio en la fecha estipulada (el crdito ser igual a una hora de clase ms una hora de trabajo extraclase).Como complemento a lo anterior, no se permitir salir del aula durante el desarrollo de la clase, si un estudiante tiene que hacerlo ya no podr reingresar y pierde su asistencia, no se permitir entregar papeles u otra cosa a personas ajenas, ni que personas ajenas entreguen algo al estudiante. No telfonos mviles durante la clase o de lo contrario el infractor ser invitado a salir.Evaluacin:Carpeta del curso con las notas, complemento de informacin, tareas, ejemplos hechos en clase-------------------------------------------------30%Exmenes parciales y trabajo final-------------------------70%

La carpeta del curso debe contener: el complemento a las notas que el estudiante haga por su cuenta, la solucin a la serie de ejercicios que debern ser individuales (datos propuestos por el estudiante o asignados por el profesor) con planteamiento, mtodo, solucin, anlisis de resultados y comentarios. La buena presentacin de los trabajos es parte de la evaluacin.EXENTO:Calificacin del semestre 9.0 puntos o ms y 90% de asistencia como mnimo.

EXAMEN ORDINARIO:Calificacin del semestre entre 6.0 y 9.0 puntos y 80% de asistencia como mnimo. Para pasar se requiere aprobar el examen.

EXAMEN EXTRAORDINARIO:Los que no cumplan lo anterior, el examen tiene mayor grado de exigencia.

NOTAS ACLARATORIAS:El examen a titulo de suficiencia se aplicar en casos especiales y ser como su nombre lo indica, es decir, el alumno deber mostrar suficiencia en todos los temas del curso ante tres sinodales (profesores).Por cuestiones de orden prctico durante el curso se recurre a casos sencillos y simplificados generalmente estructuras isostticas, pero se busca hacer observaciones ms generales para que el alumno no tenga la falsa imagen de que todas las estructuras son de esta forma; en los cursos del resto de su carrera tratar con estructuras ms complicadas pero los principios sern los mismos. Para lograr el propsito de aprendizaje, en las tareas y trabajos se pide que el alumno aporte conclusiones y comentarios sin los cuales se considerara incompleto su trabajo.

UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOS.Diseo Estructural.1.1 Definicin GeneralDiseo: Actividad creativa que consiste en determinar las propiedades formales o las caractersticas exteriores de los objetos que se van a producir artstica o industrialmente. (Meli, 2001).

Diseo Estructural Las actividades desarrolladas para determinar la forma, las dimensiones y caractersticas detalladas de una estructura. Proceso creativo mediante el cual se definen las caractersticas de un sistema