Analisis Estructural

Analisis Estructural

Consiste en estudiar y determinar los esfuerzos internos y las deformaciones que se originan en la estructura como consecuencia de las cargas actuantes.

La concepción de una estructura, se desglosa en tres fases que son fase de planteamiento, fase de diseño y fase de construcción. Es la fase de diseño la que interesa para el análisis estructural.

Condiciones de Sustentación de las Estructuras

Para que una estructura pueda ser tomada como tal s deben considerar ciertos elementos estáticos, debe estar en equilibrio bajo la acción de todas las fuerzas presentes, incluidas las acciones externas conocidas como las reacciones desconocidas en los puntos de sustentación.

Se pueden distinguir a su vez las siguientes etapas

Para poder realizar un análisis estructural de una manera correcta es necesario tener presente cierto tipo de conocimientos poder efectuar tales tareas. Entre ellos están:

Condiciones de Construcción

Se pueden simplificar de dos formas

Para poder clasificar puntualmente los tipos de estructuras hay que considerar dos grandes modelos de ellas las cuales se clasifican en con elementos discretos o con elementos continuos

Determinación de la forma y dimensiones generales: se eligen el tipo de estructura y la geometría de la misma, de acuerdo con su funcionalidad y la normativa aplicable. Se determinan asimismo los materiales principales a utilizar.

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.

Análisis. Consiste en determinar los esfuerzos internos y las deformaciones que se originan en la estructura como consecuencia de las cargas actuantes.

* Disposición espacial de la estructura

* Tipo de cargas actuantes

* Tipo de elementos que forman la estructura

* Tipo de uniones estructurales entre los elementos

* Comportamiento del material

De entre todos estos aspectos, en este texto se estudian estructuras de las siguientes características:

* Estructuras formadas por elementos discretos.​​​​​​

* Sometidas a cargas no variables con el tiempo, es decir en régimen estático,

* Con uniones entre los elementos rígidas, articuladas o flexibles,

* Extendidas en una, dos o tres dimensiones,

* Formadas por un material con comportamiento elástico lineal.

* Con pequeñas deformaciones.

Estructuras con elementos discretos

En estas estructuras se identifican claramente los elementos que la forman. Estos elementos se caracterizan por tener:

Estructuras con elementos continuos.

Su análisis es más complejo que para las estructuras reticulares. Los casos más habituales de estructuras continuas son:

* Una dimensión longitudinal mucho mayor que las otras dos.

* El material agrupado alrededor de la línea directriz del elemento, que normalmente es recta.

* La unión de unos elementos con otros en los nudos puede hacerse de distintas formas, siendo las más importantes Unión rígida o empotramiento, Articulación y Unión flexible

Los tipos más importantes de estructuras reticulares son:

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 compuestas por elementos prismáticos, unidos rígidamente entre sí, y dispuestos formando una retícula plana

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.

Membranas planas. Consisten en un material continuo, de espesor pequeño frente a sus dimensiones transversales, situado en un plano y con cargas contenidas en él.

Placas. Consisten en un medio continuo plano, de espesor pequeño frente a sus dimensiones transversales, con fuerzas actuantes perpendiculares a su plano.

Sólidos. Son medios continuos tridimensionales sometidos a un estado general de tensiones y deformaciones.

Cáscaras. Son medios continuos curvos, con pequeño espesor. Son el equivalente a la suma de una membrana y una placa, pero cuya superficie directriz es curva.

Los tipos de apoyos que se pueden encontrar comúnmente en las estructuras son las siguientes:

En estructuras planas

* Apoyo de rodillos: posee una sola restricción que siempre serán verticales al eje en el cual este establecido, se supone sin rozamiento y bidireccional.

* Apoyo articulado o articulación: no permite ningún tipo de desplazamiento, este apoyo no influye en el giro de la estructura debido que no restringe el momento.

* Empotramiento: no permite ningún tipo de desplazamiento y restringe el giro o momento.

* Empotramiento deslizante: Permite únicamente el desplazamiento en una dirección, pero impide el desplazamiento en a dirección perpendicular y también el giro.

* El apoyo flexible está constituido por un punto de la estructura que está unido a la sustentación mediante uno o varios muelles.

Estructuras tridimensionales

Rotula Esférica Es el equivalente tridimensional de la articulación plana. No permite ningún desplazamiento, y sí permite los tres giros.

Apoyo deslizante sobre un plano. Se trata de un punto que puede moverse apoyado sobre todo un plano, el cual puede ser uno de los planos coordenados, u otro cualquiera.

Apoyo deslizante sobre una recta. En este caso el punto de apoyo está obligado a moverse sobre una recta conocida, por lo que el único desplazamiento posible es en la dirección de dicha recta.

Empotramiento deslizante prismático En este caso el punto de apoyo se mueve sobre una recta, pero no tiene ninguna posibilidad de giro.

Empotramiento deslizante cilíndrico En este caso el punto puede deslizar sobre una recta y además puede girar respecto a ella.

De 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. En este caso todas las deformaciones de los elementos unidos son iguales.

Mediante uniones imperfectas, que permiten un cierto movimiento relativo entre los elementos unidos. Estas uniones imperfectas se obtienen a base de anular la capacidad de transmisión de alguno de los esfuerzos ransmitidos entre los elementos. Al eliminarse esta capacidad de transmitir algún esfuerzo, aparece un movimiento relativo entre los elementos, en la dirección del esfuerzo anulado.

Estabilidad y Grado de determinación externo

En la estática se presentan tres casos diferentes:

•El número de reacciones es menor que el de ecuaciones de equilibrio r<q.

•El número de reacciones es igual al número de ecuaciones de equilibrio r=q.

•El número de reacciones es mayor que el de ecuaciones de equilibrio r>q.