Análisis Estructural

Análisis Estructural

1. Una estructura se puede definir como cualquier tipo de construcción formada por uno o varios elementos enlazados entre sí que están destinados a soportar la acción de una serie de fuerzas aplicadas sobre ellos.

   • Diseño de una estructura
     • 1. Diseño: Determinación de la forma y dimensiones generales y se determinan asimismo los materiales principales a utilizar.
     • 2. Determinación de las cargas: se determinan las fuerzas exteriores que actúan sobre la estructura, así como todos aquellos efectos que puedan afectar a su comportamiento.
     • 3. Análisis. Consiste en determinar los esfuerzos internos y las deformaciones que se originan en la estructura como consecuencia de las cargas actuantes.
   • Aspectos generales para realizar un análisis estructural
     • Disposición espacial de la estructura: puede ser en una, dos o tres dimensiones.
       • Tipo de cargas actuantes: estáticas o dinámicas, según que sean constantes en el tiempo o variables con él.
         • Tipo de elementos que forman la estructura: elementos discretos, elementos continuos, o incluso estructuras mixtas.
           • Tipo de uniones estructurales entre los elementos: articuladas, rígidas o flexibles.
             • Comportamiento del material: puede ser elástico, cuando al desaparecer las cargas el material vuelve a su estado inicial o no.
               • Pequeñas deformaciones: cuando la posición deformada de la estructura coincide sensiblemente con su posición sin deformar.
   • Clasificación
     • Estructuras con elementos discretos
       • Son piezas prismáticas y se denominan habitualmente vigas o barras. Los puntos de unión de unos elementos con otros se llaman nudos
         • Cerchas o celosías. Están formadas por elementos articulados entre sí, y con cargas actuantes únicamente en los nudos.
           • Vigas. Están formadas por elementos lineales unidos rígidamente entre sí, y que pueden absorber esfuerzos de flexión y cortadura, sin torsión.
             • Pórticos planos. Son estructuras prismáticos unidos rígidamente entre sí, y dispuestos formando una retícula plana, con las fuerzas actuantes situadas en su plano
               • Pórticos espaciales. Son similares a los anteriores, pero situados formando una retícula espacial. Sus elementos pueden trabajar a esfuerzo axial, torsión y flexión en dos planos.
                 • Arcos. Son estructuras compuestas por una única pieza, cuya directriz es habitualmente una curva plana. Absorben esfuerzos axiales, de flexión y de cortadura.
                   • Emparrillados planos. Son estructuras formadas por elementos viga dispuestos formando una retícula plana, pero con fuerzas actuantes perpendiculares a su plano.
     • Métodos de análisis
       • Soluciones analíticas. Consisten en resolver directamente las ecuaciones que controlan el problema.
       • Empleo de las ecuaciones de la estática: sólo se pueden aplicar a estructuras isostáticas.
       • Métodos basados en la flexibilidad.
       • Métodos basados en la rigidez.

2. Sustentación de las estructuras

   • La forma en la estructura se halla unida a su sustentación es fundamental para mantener su equilibrio
     • Estrucutras Planas
       • Apoyo de rodillos: Impide el desplazamiento perpendicular a la línea de apoyo
         • Apoyo articulado: No permite ningún tipo de desplazamiento
           • Empotramiento: No permite ningún desplazamiento ni el giro
             • Empotramiento deslizante: Permite únicamente el desplazamiento en una dirección
               • Apoyo flexible: Está constituido por un punto de la estructura que está unido a la sustentación mediante uno o varios muelles
     • Estructuras tridimensionales
       • Rótula esférica: No permite ningún desplazamiento, y sí permite los tres giros. Su reacción son tres fuerzas ortogonales
         • Apoyo deslizante sobre un plano: Se trata de un punto que puede moverse apoyado sobre todo un plano
           • Apoyo deslizante sobre una recta: En este caso el punto de apoyo está obligado a moverse sobre una recta conocida
             • Empotramiento deslizante prismático: Existe por lo tanto un sólo grado de libertad, que es el desplazamiento en la dirección de la recta.
               • Empotramiento deslizante cilíndrico: En este caso el punto puede deslizar sobre una recta y además puede girar respecto a ella.

3. Condiciones de construcción

   • Forma totalmente rígida, transmitiéndose entre los elementos unidos todas las fuerzas y momentos posibles: tres fuerzas y tres momentos en el caso espacial, y dos fuerzas y un momento en el caso plano.
   • Mediante uniones imperfectas, que permiten un cierto movimiento relativo entre los elementos unidos.
   • Tipos
     • Articulación: anula el momento flector.
     • Articulación a torsión: anula el momento torsor
     • Deslizadera: anula esfuerzo cortante.
     • Deslizadera axial: anula el esfuerzo axial.
     • Rótula esférica: anula dos momentos flectores y un momento torsor

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