Estructuras y Cargas Clase 1

ESTRUCTURAS Y CARGAS

DOCENTE ARQ. ROBERTO ALEGRIA MENDOZA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO



CURSO: ESTRUCTURAS Y CARGAS

QUE ES INGENIERIA?

Es el arte de planificar el aprovechamiento de los recursos naturales, as como de proyectar, construir y operar los sistemas y las maquinas necesarias para llevar el plan a su termino. Arte que trata sobre la aplicacin de los materiales y de las fuerzas de los materiales. Instinto creador, flexible, independiente, logran objetivos, aprovecha cualquier hecho o teora de la ciencia con tal de que contribuya a su arte.




QUE ES ESTRUCTURA?

Entidad fsica de carcter unitario, concebida como una organizacin de cuerpos dispuestos en el espacio de modo que el concepto del todo domina la relacin entre las partes. Segn esta definicin vemos que una estructura en un ensamblaje de elementos que mantiene su forma y su unidad.




SUS OBJETIVOS SON: resistir cargas resultantes de su uso

y de su peso propio y darle forma a un cuerpo, obra civil o maquina.

EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS SON:

puentes, torres, edificios, estadios, techos, barcos, aviones, maquinarias, presas y hasta el cuerpo humano.




QUE ES UN SISTEMA ESTRUCTURAL?

Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo nico y cuyo objetivo es darle solucin (cargas y forma) a un problema civil determinado. La manera de ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales. En algunos casos los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en si un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas o macizas y muros, y se analizan siguiendo los conceptos y principios bsicos de la mecnica estructural.




El sistema estructural constituye el soporte bsico, el armazn o esqueleto de la estructura total y l transmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economa.

En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos:

FORMA MATERIALES Y DIMENSIONES DE

ELEMENTOS CARGAS

Los cuales determinan la funcionalidad, economa y esttica de la solucin propuesta.




QUE ES INGENIERIA ESTRUCTURAL?

ES EL ARTE DE IDEALIZAR MATERIALES a los cuales no se les conoce bien sus propiedades, para construir formas que no sabemos analizar, de tal manera que soporten cargas que ignoramos y sin embargo se comporten satisfactoriamente.




Otros conceptos de, INGENIERIA ESTRUCTURAL

Ingeniera estructural es la aplicacin de los conocimientos de la Mecnica, ciencia que estudia las fuerzas y sus efectos, al arte de disear estructuras.

La ingeniera estructural es la conjugacin de conocimientos de ciencias bsicas

aplicadas al arte de la ingeniera para encontrar fuerzas y deformaciones en una estructura.

La ingeniera estructural se encarga del arreglo y dimensionamiento de las estructuras y

sus partes, de tal manera que soporten satisfactoriamente las cargas colocadas sobre ellas. Pueden servir de ayuda a otros ingenieros en proyectos especiales.

La ingeniera estructural es contiene los conocimientos, fsicos y matemticos, crea modelos, a los que aplica ecuaciones y puede por lo tanto planear, conocer y rectificar una estructura antes de ser construida.




OBJETIVOS DE LA INGENIERIA ESTRUCTURAL

Objetivo General Identificar, estudiar alternativas, seleccionar, analizar y verificar resultados de la solucin estructural a un problema ingenieril, teniendo presentes los criterios de funcionalidad, economa y seguridad. En el diseo estructural completo se distinguen dos etapas: anlisis y diseo.




ETAPAS DE LA INGENIERIA ESTRUCTURAL

Etapa del Anlisis Determinar fuerzas internas (axiales, cortantes, momentos) y deformaciones de una estructura, sobre la base de: una forma dada de la estructura, del tamao y propiedades del material usado en los elementos y de las cargas aplicadas.

Etapa del Diseo Seleccin de la forma, de los materiales y detallado (dimensiones, conexiones y refuerzo) de los componentes que conforman el sistema estructural.




ETAPAS DE LA INGENIERIA ESTRUCTURAL




ELEMENTOS QUE CONFORMAN UNA ESTRUCTURA O SISTEMA ESTRUCTURAL (Elementos Estructurales)

1. Elemento tipo Cable: No posee rigidez para soportar esfuerzos de flexin, compresin o cortantes. Al

someter a cargas a un cable este cambia su geometra de tal manera que las cargas son soportadas por esfuerzos de traccin a lo largo del elemento. Siempre encontraremos que cuando aplicamos una fuerza el cable tendr otra geometra.





1. Elemento tipo Cable: Un cable bajo su propio peso adquiere la forma del diagrama de momentos de tal

manera que al encontrar las fuerzas internas en cualquiera de sus puntos el valor del momento sea cero y solo presente componente de traccin.





1. Elemento tipo Cable:

Un cable bajo carga puntual se deforma de tal manera que el momento interno en todo el tramo sea igual a cero. Los cables no tienen rigidez a flexin.

Es un elemento con poca I (inercia) y poca A transversal (rea) pero con una gran resistencia a la traccin.




2. Elemento tipo Columna: Es un elemento con dos dimensiones pequeas

comparadas con la tercera dimensin. Las cargas principales actan paralelas al eje del elemento y por lo tanto trabaja principalmente a compresin. Tambin puede verse sometido a esfuerzos combinados de compresin y flexin.





3. Elemento tipo viga: Es un elemento que tiene dos de sus dimensiones mucho menores que la otra y recibe

cargas en el sentido perpendicular a la dimensin mayor. Estas caractersticas geomtricas y de carga hacen que el elemento principalmente

est sometido a esfuerzos internos de flexin y de cortante. Es un elemento que debe tener la suficiente I (inercia transversal) y A (rea transversal) para soportar estos tipos de esfuerzos. Recordemos que los esfuerzos de flexin dependen directamente de la inercia de la seccin


y los de cortante indirectamente del rea

donde Q , es el primer momento del rea.




4. Elementos tipo Arco: Se comporta o es similar a un cable invertido aunque posee

rigidez y resistencia a flexin. Esta caracterstica lo hace conservar su forma ante cargas distribuidas y puntuales. Debido a su forma los esfuerzos de compresin son mucho mas significativos que los de flexin y corte.


Sus esfuerzos principales son compresin y esto permite que su seccin transversal sea pequea relacionada con la luz o claro entre sus apoyos. En el caso de cargas asimtricas el esfuerzo de flexin empieza a ser notable y el arco debe tornarse mas grueso.




5. Elementos tipo cascaron: Pueden ser flexibles, en este caso se denominan membranas, o rgidos y se denominan

placas. Membrana: no soporta esfuerzos de flexin, es como si fueran cables pegados. Trabaja

por traccin netamente






5. Elementos tipo cascaron:

Cascaron o placa: tiene rigidez a flexin es decir trabaja principalmente por compresin, pero se asocia con esfuerzos cortantes y flectores mnimos.




6. Elementos tipo muro: Estos elementos se caracterizan por tener dos de sus dimensiones mucho mas

grandes que la tercera dimensin y porque las cargas actuantes son paralelas a las dimensiones grandes. Debido a estas condiciones de geometra y carga, el elemento trabaja principalmente a cortante por fuerzas en su propio plano. Adicionalmente a esta gran rigidez a corte los muros tambin son aptos para soportar cargas axiales siempre y cuando no se pandeen.





7. Elementos tipo Cercha: Es un elemento cuya rea transversal es pequea comparada con su longitud y est

sometido a cargas netamente axiales aplicadas en sus extremos. Por su geometra y tipo de cargas actuantes soporta solamente fuerzas de traccin y de compresin.

Su comportamiento netamente axial exige que sus conexiones a otros elementos o soportes sean rotulas sin rozamiento. Sin embargo en la practica se construyen uniones rgidas que obligan a mantener la geometra de la seccin y la posicin de los nudos. Esto hace que las pequeas deformaciones de alargamiento o acortamiento de los elementos por sus tensiones axiales, no se disipen en deformaciones de los nudos y producen entonces esfuerzos de flexin en los elementos.

Estos esfuerzos de flexin son muy pequeos comparados con sus grandes fuerzas axiales y no se tienen en cuenta en su anlisis y diseo.





QUE ES RESISNTENCIA MECNICA EN UN SISTEMA ESTRUCTURAL?

QUE ES ESTABILIDAD EN UN SISTEMA ESTRUCTURAL?

Estudia los slidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir cosas y algo aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo.

Se encarga de estimar la resistencia mxima de elementos sometidos a cargas variables, cargas permanentes y cargas eventuales (sismos, vientos, nieve, etc.) lo que ha generado a su vez vari su equilibrio. El estabilidad se logra a travs de una estructura segura dentro de los costos ptimos y que cumpla con su cometido.




QUE ES RIGIDEZ EN UN SISTEMA ESTRUCUTRAL?

Es la capacidad de un objeto formal, slido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones y/o desplazamientos. Los coeficientes de rigidez son magnitudes fsicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigidez se calcula como la razn entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicacin de esa fuerza.

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