ANÁLISIS ESTRUCTURAL

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

   • CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
     • ESTRUCTURAS EN TENSIÓN
       • Los elementos de estructuras en tensión están sujetos a tensión pura bajo la acción de las cargas externas. Los esfuerzos de tensión están distribuidos de manera uniforme en toda el área de la sección transversal de los elementos, el material de la estructura se utiliza de una manera más eficiente.
     • ESTRUCTURAS A COMPRESIÓN
       • Las estructuras a compresión desarrollan principalmente esfuerzo de compresión bajo la acción de las cargas externas. Dos ejemplos comunes de esas estructuras son las columnas y los arcos. Las columnas son elementos rectos sujetos a cargas axiales de compresión. Cuando un elemento recto está sujeto a cargas laterales y/o momentos además de la carga axial, se les llama viga-columna.
     • ARMADURAS
       • Las armaduras están compuestas de elementos rectos y unidos en sus extremos por conexiones articuladas para formar una configuración estable. Cuando las cargas se aplican a una armadura en sus nodos, sus elementos se estiran o se acortan, por lo tanto, los elementos de una armadura ideal están siempre en tensión o compresión uniforme. Aunque las uniones sean rígidas y puedan causar algo de flexión en los elementos de la armadura cuando está sujeta a cargas.
     • ESTRUCTURAS SUJETAS A CORTANTE
       • Las estructuras sujetas a cortante, como muros de cortante de concreto reforzado, se emplean en edificios de varios niveles para reducir el movimiento lateral debido al viento y a excitaciones sísmicas. Las estructuras de cortante desarrollan principalmente cortante en su plano, con pequeños esfuerzos de flexión bajo las cargas externas.
     • ESTRUCTURAS A FLEXIÓN
       • Las estructuras de flexión se presentan bajo la acción de las cargas externas. En algunas estructuras, los esfuerzos de cortante asociados con los cambios en los momentos de flexión pueden resultar significativos y deberán ser considerados en el diseño. Las estructuras como vigas, marcos rígidos, pisos y placas, pueden ser clasificadas como estructuras de flexión.
   • MODELOS ANALÍTICOS
     • Un modelo analítico es una representación simplificada, o un ideal, de una estructura real para propósitos de análisis. Su objetivo es simplificar el análisis de una estructura complicada. El modelo analítico representa, con la mayor precisión posible y práctica, el comportamiento característico de la estructura de interés para el analista, mientras se descartan muchos de los detalles de los elementos, conexiones, etc., que se espera tengan poco efecto sobre las características deseadas.
     • ESTRUCTURAS PLANAS CONTRA ESTRUCTURAS ESPACIALES
       • El análisis de la estructura plana o en dos dimensiones es considerablemente más sencillo que el análisis de la estructura en el espacio o en tres dimensiones. Afortunadamente, muchas de las estructuras en tres dimensiones pueden subdividirse en estructuras planas para el análisis.
     • DIAGRAMAS DE LÍNEA
       • En este diagrama, cada elemento de la estructura se representa por una línea que coincide con su eje centroidal. La dimensión de los elementos y el tamaño de la conexión no se representa en el diagrama.
     • CONEXIONES
       • Se usan dos tipos comunes de conexión para unir elementos de una estructura:
         • Una junta o conexión rígida previene traslaciones relativas y rotaciones en los extremos de los elementos conectados a esa conexión; es decir, todos los extremos de los elementos conectados a un nodo rígido tienen las mismas traslaciones y rotaciones.
         • Una conexión articulada o articulación impide solo traslaciones relativas de los extremos de los elementos conectados a ella; es decir, todos los extremos de los miembros conectados a una articulación tienen la misma traslación pero pueden tener diferentes rotaciones.
     • APOYOS
       • Los apoyos de estructuras planas son comúnmente idealizados tanto como apoyos empotrados, los cuales no permiten ningún movimiento; los apoyos articulados no permiten traslaciones pero sí rotaciones; o los apoyos de patines, los cuales no hacen posible traslaciones en ninguna dirección.

2. CAPÍTULO 2: CARGAS EN LAS ESTRUCTURAS

   • SISTEMAS ESTRUCTURALES PARA LA TRANSMISIÓN DE CARGAS
     • En la mayoría de los edificios comunes, puentes y otras instalaciones de ingeniería, dos o más sistemas estructurales básicos, se ensamblan entre sí para formar sistemas estructurales que transmitan las cargas aplicadas en él al suelo. Tales sistemas estructurales son conocidos como sistemas de marcos o marcos estructurales, y sus componentes reciben el nombre de elementos estructurales.
   • SISTEMA DE PISO Y ÁREA TRIBUTARIA
     • Como en el caso de un edificio de un solo nivel, discutido previamente, los pisos y la losa de techo de un edificio de varios niveles, así como la cubierta de piso de un puente, son normalmente soportados por rejillas rectangulares de vigas secundarias y vigas principales llamadas sistemas de piso.
   • CARGAS MUERTAS
     • Las cargas muertas son cargas de gravedad de magnitud constante y en ubicaciones fijas que actúan de manera permanente en la estructura. Tales cargas consisten en el peso propio de la estructura, así como de todos los materiales y equipos colocados de manera permanente en el sistema estructural.
   • CARGA VIVA
     • Las cargas vivas son cargas de magnitud variable y/o de posición causadas por el uso de la estructura. Algunas veces, la probabilidad de que se den las cargas ambientales, puesto que son diferentes de aquellas debidas al uso de la estructura, los códigos vigentes utilizan el término carga viva para referirse solo a aquellas cargas variables causadas por el uso de la estructura.
     • PARA EDIFICIOS
       • Se caracterizan usualmente por estar uniformemente distribuidas sobre superficies en kilos por metro cuadrado (o libras por pie cuadrado). Para una lista completa de sus distintos tipos para edificios y para las disposiciones relativas a cargas vivas de azoteas, cargas concentradas y reducción de cargas vivas, el lector puede consultar la Norma ASCE 7.
     • PARA PUENTES
       • Las cargas vivas causadas por el tránsito vehicular en puentes de autopistas están especificadas por la Asociación Americana de Funcionarios de Carreteras y Transportación del Estado (AASHTO, por sus siglas en inglés) en la Norma de Especificaciones para Puentes Carreteros [36], más conocido como Norma AASHTO.
     • CARGAS DE INPACTO
       • Cuando las cargas vivas se aplican de manera rápida a la estructura, causan mayores esfuerzos que los que se producirían si se aplicaran las cargas gradualmente. El efecto dinámico de la carga que causa este incremento del esfuerzo en la estructura se llama impacto. Para tomar en cuenta este incremento de esfuerzo, las cargas vivas que se espera causen un efecto dinámico en la estructura se deben incrementar por cierto porcentaje de impacto o factores de impacto. Dichos porcentajes de impacto, los cuales están basados en experiencias pasadas y/o resultados de experimentos, se especifican en los códigos de construcción.
   • CLASIFICACIÓN DE LOS EDIFICIOS PARA CARGAS AMBIENTALES
     • La Norma ASCE 7 clasifica los edificios en cuatro Categorías de Riesgo, basada en el riesgo de vidas humanas, salud y conservación en el caso de una falla (o daño) en la estructura debido a su naturaleza de ocupación o uso.
   • CARGAS DE VIENTO
     • Las cargas de viento son producidas por el flujo de aire alrededor de la estructura. Las magnitudes de las cargas de viento que pueden actuar en una estructura dependen de la localización geográfica de la misma, de obstrucciones alrededor del terreno, tales como edificios vecinos, y de la geometría y las características de vibración de la estructura.
   • CARGAS POR NIEVE
     • La carga de nieve en el diseño de una estructura se basa en la carga de nieve en el suelo por su localización geográfica, y también puede ser obtenida de los códigos de construcción o de los datos meteorológicos de una cierta región. Una vez que la carga de nieve en el suelo se ha establecido, la carga de nieve en el diseño de la cubierta de una estructura se determina considerando los factores de exposición al viento y sus características térmicas, geométricas y funcionales. En la mayoría de los casos, hay menos nieve en la cubierta que en el suelo.
   • CARGAS POR SISMO
     • Durante un sismo, la cimentación se mueve junto con el suelo debido a la inercia de su masa, resiste el movimiento, causando con ello que la estructura vibre en dirección horizontal. Estas vibraciones producen fuerzas cortantes en la estructura. Para una estimación adecuada de los esfuerzos que se pueden desarrollar en la estructura en caso de un sismo, se debe preferir un análisis dinámico que tome en cuenta la masa y la rigidez características de la estructura. Sin embargo, para edificios de baja a mediana altura los códigos emplean fuerzas estáticas equivalentes para un diseño resistente a sismos.
   • PRESIONES HIDROSTÁTICAS Y DE SUELO
     • Las estructuras hechas para retener o almacenar agua, como presas y tanques, además de las costeras parcial o completamente sumergidas en agua, deben diseñarse para resistir la presión hidrostática. Actúa de manera normal en la superficie de la estructura sumergida, con una magnitud que varía de manera lineal con la altura.
   • EFECTOS TÉRMICOS Y OTROS
     • Las estructuras hiperestáticas pueden estar sujetas a esfuerzos por cambios de temperatura, contracción de materiales, errores de fabricación, y asentamientos diferenciales en los apoyos. Aunque estos efectos no los suelen abordar los códigos o reglamentos de construcción, pueden causar esfuerzos significativos en las estructuras que deban considerarse en el diseño.
   • COMBINACIÓN DE CARGAS
     • Basados en experiencias pasadas y en el análisis de probabilidad, la Norma ASCE 7 señala que los edificios deben ser diseñados para que su resistencia iguale o exceda las siguientes combinaciones de cargas factorizadas:

Bilder und Dateien der Mindmap