Analisis de Estructura Parte 1

5/18/2018 Analisis de Estructura Parte 1

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MODULO N3 DE

ANALISISESTRUCTURAL


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ANALISIS

ESTRUCTURALEl Anlisis estructural consiste en determinarlas fuerzas en los miembros que componen

una estructura cargada y susdesplazamientos, basadosfundamentalmente en unas idealizaciones decmo estn soportados y conectados y en la

teora de la mecnica estructura.


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O!ETI"O #ENERALProporcionar una seguridad adecuada a las estructuras ante laaparicin de estados limites de falla para las acciones msdesfavorables que puedan presentarse durante la vida til y procurarque en las condiciones normales de operacin no sobrepasen loslimites de ser$i%io !e"e#iones, $suras, vibraciones%.


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ESTADOS LIMITES

&ualquier etapa del comportamiento de laestructura a partir del cual su respuesta seconsidera ina%epta&le'

Estados Limites de Falla' (on losrelacionados con la seguridad de la estructuray corresponden a situaciones en los que laestructura sufre falla total o parcial. )as fallaspueden ser por cortante, "e#in, carga a#ial ,torsin. Estos estados de falla son' Colapso,Inestabilidad y dao irreversible


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ESTRUCTURAL


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INESTAILIDAD

ESTRUCTURAL


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DA)O IRRE"ERSILE


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DA)O IRRE"ERSILE


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ESTADOS LIMITES

Estados Limites de Servicio' (on losrelacionados con situaciones que sin poner en

*uego la seguridad de la estructura, afectan su

correcto funcionamiento. Estos estados deservicio son' Defexiones, Derivas, Grietas,Vibraciones y Daos en muros


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DERI"AS E*CESI"AS


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#RIETAS


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E*CESI"AS


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E*CESI"AS


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DA)OS EN MUROS


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CLASI+ICACION DE LASESTRUCTURAS

)as estructuras se clasi$can segn'Su destino' Estructuras para viviendas, para

servicios educativos y +ospitalarios, paratransportes, para contener lquidos o slidos,para espectculos pblicos, para industrias,para comunicaciones, para transmisiones deenerga.

Su sistema estructural' (e clasi$can enestructuras reticulares, laminares y especiales.

Su an!lisis' Estructuras estticamentedeterminadas e indeterminadas.


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ESTRUCTURALES

Sistemas Estructurales Laminares ' (onestructuras continuas donde no e#iste unesqueleto identi$cado, como es el caso de loscascarones, tanques y muros de contencin,

entre otros


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LAMINARES


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LAMINARES


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LAMINARES


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SISTEMASESTRUCTURALES

Sistemas Estructurales "eticulares' (on

estructuras en donde su esqueleto esfcilmente identi$cable por estar conformadopor la unin de barras, tal es el caso de losedi$cios, puentes, cerc+as, torres de energa.


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RETICULARES


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RETICULARES


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RETICULARES


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ESTRUCTURAL Es la #ormulaci$n de un modelo de la

estructura para darle un tratamientomatem!tico sencillo

ay necesidad de adoptar varias idealizacionespara reducir la comple*idad del problema, algunasde ellas tienen que ver con las descripcionesgeom-tricas de las estructuras y otras con elcomportamiento del material. Es necesarioidealizar tambi-n la forma de los elementosindividuales y de la manera como se interconectan

entre si y con los elementos de la frontera. na vez idealizada la estructura se aplica el

modelo de procedimiento de anlisis paradeterminar los desplazamientos de la estructura y

las fuerzas en los elementos


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#EOMETRICAS)os elementos de la estructura se

representan por lneas rectas que siguen latrayectoria del centroide de la seccin.

)a seccin transversal de un elemento es

constante, es decir, las dimensiones de laseccin transversal no cambian y su inercia yel rea permanecen constantes.

)as idealizaciones de los sistemas de unin de

los elementos y sistemas de apoyos.

CONE*I-N ARTICULADA .


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CONE*I-N ARTICULADA .SIM(LE


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IDEALI,ACION DECONE*I-N EM(OTRADA

IDEALI,A I NE DEL


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IDEALI,A I NE DELMATERIAL

El material se asume +omog-neo e isotrpico, esdecir que tiene las mismas propiedades elsticasen todos sus puntos y en todas las direcciones.

&omportamiento lineal/Principio de la

superposicin. )a respuesta de una estructura,debido a un numero de cargas aplicadassimultneamente, se obtiene mediante la sumade las respuestas de las cargas individuales,aplicando por separado cada una de ellas a la

estructura.)os desplazamientos deben ser peque0os

comparados con las dimensiones de la estructura.


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MATERIAL


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ESTRUCTURALES%arras& (e les suele dar el nombre de barras a los

elementos, generalmente de seccin constante, con

que se construyen las armaduras. Estn sometidosprincipalmente a esfuerzos de tensin, compresin yocasionalmente a esfuerzos de "e#in.

Vi'as& (on elementos en que una dimensin, lacorrespondiente a su e*e longitudinal, predomina sobre

las otras dos, y en los que, a diferencia de las barras,las cargas actan normales con relacin a dic+o e*e.

Columnas' (on elementos del mismo tipo geom-tricode las vigas, pero en los cuales priman fuerzas de

compresin, cuya lnea de accin coincide con o esparalela a su e*e. Estn sometidas a compresinsimple y tambi-n acompa0ada de "e#in unia#ial ybia#ial.


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ESTRUCTURALES


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ESTRUCTURALES

ESTAILIDAD


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ESTAILIDADESTRUCTURAL

Antes de comenzar el anlisis de fuerzas de unaestructura, es necesario establecer ladeterminaci$ny la estabilidadde una estructura.

Estructura Est!ticamente Determinada' Escuando todas las fuerzas en una estructura puedendeterminarse estrictamente a partir de lasecuaciones de equilibrio.

Estructura Est!ticamente Indeterminada' Escuando todas las fuerzas en una estructura no

pueden determinarse estrictamente a partir de lasecuaciones de equilibrio, tienen mas fuerzasdesconocidas que ecuaciones de equilibriodisponibles.

ESTAILIDAD


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En estructuras en el plano se disponen de cuandoms de tres ecuaciones de equilibrio para cadaparte, de modo tal que si +ay 1 partes y 2componentes de fuerzas y momentos reactivos,

tenemos que'2 3 31 Estructura estticamente determinada

2 4 31 Estructura estticamente indeterminada

Grado de Indeterminaci$n G( " ) 3*

)as ecuaciones restantes se llaman ecuacionesde compatibilidad


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#RADO DEINDETERMINACI-N

&lasi$que cada una de las vigas mostradasen las $guras, indique si es estticamentedeterminada o indeterminada, grado deindeterminacin. )as vigas estn sometidas acargas e#ternas que pueden actuar encualquier parte de la viga.

#RADO DE


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&lasi$que cada una de l5s marcos mostradosen las $guras, indique si es estticamentedeterminado o indeterminado, grado deindeterminacin. )os marcos estn sometidosa cargas e#ternas que pueden actuar encualquier parte de el.

#RADO DE


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&lasi$que cada una de l5s prticosmostrados en las $guras, indique si esestticamente determinado o indeterminado,grado de indeterminacin. )os prticos estn

sometidos a cargas e#ternas que puedenactuar en cualquier parte de el.

INESTAILIDAD


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INESTAILIDADESTRUCTURAL

Para que una estructura sea estableesnecesario que se cumplan las ecuaciones deequilibrio y que sus miembros est-napropiadamente soportados o restringidos porsus apoyos.

ay dos situaciones en que las condiciones derestriccin en los apoyos no se cumplen.

"estricciones +arciales& &uando una

estructura puede tener menos fuerzasreactivas que ecuaciones de equilibrio porcumplirse.

2 6 3 1 &ondicin de 7nestabilidad


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RESTRICCION (ARCIAL

INESTAILIDAD


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INESTAILIDADESTRUCTURAL

"estricciones Impropias& (e presentacuando puede +aber tantas fuerzasreactivas , sin embargo debido a unacondicin impropia de los soportes , puede

desarrollarse una inestabilidad o movimientode una estructura.

" o ( 3 * &ondicin de 7nestabilidad, si lasreacciones de los miembros son

concurrentes o paralelas o algunas de lascomponentes forman un mecanismo decolapso.


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RESTRICCION IM(RO(IA

ESTAILIDAD


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ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE


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ESTRUCTURAS ESTATICAMENTEDETERMINADASMETODO OSER"ACIONES

-".-D/"-S

.0todo de los nudos Aplicacin de las ecuaciones 8 9#35 : 8 9y35 a cada nudo ensucesin. ;eneralmente se aplica a armaduras planas

.0todo de las secciones Adems de las ecuaciones anteriores se aplica 8


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ARMADURAS)as armaduras son estructuras compuestas de

miembros esbeltos unidos entre si en sus puntosde e#tremo.

)os elementos que suelen usarse son los puntalesde madera, las barras metlicas, los ngulos y

canales metlicos.)as cone#iones en los nudos se +acen, por lo

general atornillando o soldando los e#tremos delos miembros a una placa comn llamada placa

de nudo.)as armaduras las podemos clasi$car en'

-rmaduras de 3ec4o

-rmaduras de +uentes

ARMADURAS DE TEC/O


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ARMADURAS DE TEC/O


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(UENTES

IDEALI,ACION DE LA


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IDEALI,ACION DE LAARMADURA

3odas las car'as se aplican en losnudos

Las conexiones en los nudos seconsideran articulaciones

ESTRUCTURAL


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ESTRUCTURALARMADURAS

)a determinacin en armaduras planas se consiguepor intermedio de las siguientes ecuaciones'

? @ 2 3 2 Estticamente !eterminada.

? @ 2 4 2 Estticamente 7ndeterminada.

? 3 9uerzas en el nmero de barras o elementosde la armadura.

2 3 1umero de fuerzas reactivas.

3 1umero de nudos.

;rado de 7ndeterminacin ; 3 ?@2% B >

ESTRUCTURAL


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ESTRUCTURALARMADURAS

)a estabilidad en armaduras planas se consiguepor intermedio de las siguientes ecuaciones'

? @ 2 6 2 7nestable.

? @ 2 4 o 3 2 7nestable si las reaccionesen los soportes de la armadura sonconcurrentes o paralelas o si algunas de lacomponentes de la armadura forman unmecanismo colapsable.

En armaduras se 4ace necesario veri1cardos estabilidades & La externa y la interna


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A(LICACION

Ceri$car si las siguientes armaduras sonestables'

E!ER I I DE


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E!ER I I DEA(LICACION

!eterminar la estabilidad y las fuerzas encada miembro de la armadura de tec+omostrada en la $gura. Establezca si losmiembros estn a tensin o compresin. sem-todos de los nudos y de las secciones.


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ES(ACIO

Determinaci$n y estabilidad&

? @ 2 6 D 7nestable

? @ 2 3 D Estticamente determinada,revisar

estabilidade#terna e interna%

? @ 2 4 D Estticamente indeterminada,revisar

estabilidade#terna e interna%

ES(ACIO


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ES(ACIO


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ES(ACIO

REACCIONES DE A(O.OS


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REACCIONES DE A(O.OSEN EL ES(ACIO


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A(LICACION

!eterminar la estabilidad y las fuerzas encada miembro de la armadura espacialmostrada en la $gura. Establezca si losmiembros estn a tensin o compresin. sem-todos de los nudos .

EL METODO DE LAS


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EL METODO DE LASSECCIONES

Condici$n de la vi'a' estticamentedeterminada.

E5emplo de aplicaci$n


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ANALISIS DE MARCOS

Condici$n del marco' estticamentedeterminado.

E5emplo de aplicaci$n

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