analisis estructural

50
 1

Upload: daniel-sanchez-ballinas

Post on 05-Nov-2015

90 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

analisis estructural

TRANSCRIPT

  • 1

  • 2

  • Una estructura puede concebirse como un

    conjunto de partes o componentes que se

    combinan en forma ordenada para

    cumplir una funcin dada;

    Como:

    Salvar un claro. (puentes , vigas,techos)

    Encerrar un espacio (edificios, casas,etc.)

    Contener un empuje (muros decontencin , albercas, etc.)

    Una estructura debe cumplir :

    1. La funcin para la que fue destinada

    2. Un costo dentro de los limites

    3. Debe soportar las cargas en

    condiciones seguras.

    4. Satisfacer determinadas exigencias

    estticas (arquitectura).

    3

  • Ejemplo .

    Considrese, la armadura de techo apoyada

    sobre columnas de la fig. 1-1.

    El objetivo de esta estructura, por una parte,

    es el de mantenerse en equilibrio bajo su

    propio peso, y todas las acciones accidentales

    a las que este expuesta (lluvia, nieve, viento,

    sismo, etc.) y, por otra parte, suministrar

    espacio para vivienda, fabricas u otros usos.

    Fig. 1-1

    4

  • 5Podemos definir al diseo estructural

    como un conjunto de actividades a

    desarrollar para determinar las

    caractersticas fsicas de una estructura, de

    tal manera que nos permita garantizar la

    absorcin de las cargas a las que esta va a

    estar sujeta en las diferentes etapas de

    vida til, sin sufrir dao alguno; es decir,

    la funcin adecuada de una estructura en

    condiciones de servicio.

    A una obra determinada la debemos

    concebir como un sistema global, el cual,

    a su vez, est integrado por un conjunto

    de subsistemas que deben combinar en

    forma precisa para cumplir con la funcin

    a la que fueron destinados.

    Todos estos sistemas deben interactuar de

    tal manera que en el diseo tomen en

    cuenta la relacin existente entre ellos y

    as, poder lograr el objetivo final del

    diseo estructural, el cual es: producir

    estructuras que den un mejor rendimiento,

    es decir, que sean SEGURAS y

    ECONMICAS.

  • 6Una metodologa muy eficiente para

    hacer un buen diseo estructural, es como

    se observa a continuacin.

    1. ESTRUCTURACIN

    2. ANLISIS

    a. Modelacin

    b. Determinacin de las acciones de

    diseo.

    c. Obtencin de los elementos

    mecnicos de diseo.

    3. DIMENSIONAMIENTO

    1. ESTRUCTURACIN

    En esta fase del diseo estructural se

    seleccionan los materiales que

    compondrn la estructura para poder

    conocer el peso de la misma y sus

    resistencias, as como la forma general de

    estas.

    2. ANLISIS

    Dentro de esta actividad se tendr que

    determinar la respuesta de la estructura

    ante las diferentes acciones a las cuales

    ser sometida y, para realizar esta etapa,

    ser necesario considerar lo siguiente.

  • 7a) Modelar la estructura. Aqu se

    idealiza la estructura por medio de un

    modelo terico factible de ser

    analizado mediante los

    procedimientos y mtodos conocidos

    de anlisis estructural.

    b) Determinacin de las acciones de

    diseo. En esta parte del anlisis se

    determinan las acciones que obraran

    en la estructura y, para ello, ser

    necesario conocer los sistemas

    constructivos, la ubicacin de la

    estructura y, en general, toda la

    informacin que ayude a la

    determinacin de las solicitaciones

    que puedan, eventualmente o

    permanentemente, actuar sobre la

    estructura.

    c) Determinacin de los elementos

    mecnicos de diseo. Aqu se aplican los

    diferentes procedimientos y mtodos de

    calculo para la obtencin de las fuerzas

    internas, o elementos mecnicos, tales

    como las fuerzas axiales, los cortantes, los

    momentos flexionantes y de torsin a los

    que van a estar sometidos los diferentes

    componentes de la estructura (muros,

    vigas, columnas, etc.).

    3. DIMENSIONAMIENTO

    En esta etapa se obtienen las dimensiones

    correspondientes al detallar los elementos

    estructurales que conforman la estructura,

    a dems de verificar si esta cumple con

    los requisitos de seguridad establecidos.

  • 81.3.1 SEGURIDAD ESTRUCTURAL

    El objetivo del diseo estructural es

    determinar las caractersticas geomtricas

    y materiales de las estructuras y de los

    elementos que las forman, para que estas

    cumplan en forma SEGURA y

    ADECUADA la funcin especifica para

    la que fueron proyectadas.

    Los requisitos de seguridad y servicio

    para una estructura se establecen

    mediante la definicin de Estados Limites

    los cuales estipulan los comportamientos

    inaceptables de la misma.

    1.3.2 ESTADOS LIMITES

    Se define como estado Limite a la etapa

    del comportamiento de una estructura a

    partir de la cual esta, o algunas de sus

    partes, deja de cumplir con la funcin

    para la cual fue proyectada.

    Los Estados Limites pueden dividirse en :

    Estados Limites de Falla.

    Estados Limites de Servicio

  • 91.3.2.1 Estado Limite de Falla

    Los Estados Limites de Falla

    corresponden al agotamiento definitivo de

    la capacidad de carga de la estructura, o

    de cualquiera de sus elementos; o bien a

    la etapa en que, debido a los efectos de

    acciones pasadas, dicha capacidad, sin

    estar agotada, no es suficiente para

    soportar os efectos de acciones futuras.

    La estructura o parte de ella queda fuerade servicio por colapso o rotura.

    Los daos que se ocasionan songraves.(equilibrio. Agotamiento o rotura.

    Inestabilidad. Fatiga.)

    Los Estado Limite de Falla pueden ser:

    De Equilibrio.(Perdida de estabilidad esttica, se

    estudia a nivel de estructura o elemento

    estructural)

    De Agotamiento o rotura.(Agotamiento resistente o deformacin

    plstica excesiva en una seccin por:

    flexin, cortante, torsin y

    punzonamiento. Se estudia a nivel de

    seccin).

    De Inestabilidad.(Pandeo de una parte o del conjunto de la

    estructura. Se estudia a nivel de estructura

    o elemento estructural.)

  • 10

    De Fatiga(rotura bajo el efecto de cargas repetidas.

    Se estudia a nivel de seccin.)

    1.3.2.2 Estado Limite de Servicio

    Los Estados Limite de Servicio

    corresponden a etapas de deformaciones,

    agrietamientos, vibraciones o daos que

    afectan el correcto funcionamiento de la

    estructura o sus instalaciones, pero no la

    capacidad para soportar cargas.

    Como criterios para definir Estados

    Limites de Servicio pueden considerarse

    los siguientes:

    a) Deformaciones. Se considera como

    estado limite cualquier deformacin de la

    estructura que ocasione daos

    inaceptables a la propia construccin o

    sus vecinas, o que cause interferencia con

    el funcionamiento de equipos e

    instalaciones.

    En un elemento de la estructura se

    produce un movimiento (desplazamiento

    o giro) excesivo que puede:

    Afectar a la apariencia o al uso de laestructura.

    Causar daos en elementos noestructurales.

  • 11

    b) Vibraciones. Se considera como

    estado limite cualquier vibracin que

    afecte el funcionamiento de la estructura,

    de equipos e instalaciones, o que cause

    molestia o sensacin de inseguridad a los

    ocupantes.

    Se producen vibraciones de un

    determinada amplitud o frecuencia que

    pueden:

    Provocar daos en la estructura.

    Ser desagradables o causar inquietud alos usuarios.

    c) Otros daos. Se considera como

    estado limite la ocurrencia de grietas,

    desprendimientos, astillamientos,

    aplastamientos, torceduras y otros daos

    locales que afecten el funcionamiento o

    sensiblemente la apariencia de la

    estructura.

  • 12

    1.3.3 RESISTENCIA

    En el contexto de estado limite, resistencia se define como la magnitud de una accin, o de

    una combinacin de acciones, que provocara la aparicin de un estado limite en la

    estructura.

    Otra definicin de resistencia es la capacidad de una estructura para soportar o transmitir

    cargas.

    La resistencia verdadera de una estructura debe de exceder la resistencia requerida.

    Factor de Resistencia verdadera

    Seguridad = Resistencia requerida

    F.S > 1 para que no ocurra la falla.

  • 13

    Las estructuras se encuentran constituidas

    por elementos que cuentan con

    dimensiones, siendo ellas longitud, altura

    y espesor, adems de estar hechas de

    algn material y estar apoyadas de alguna

    forma. Por ello deben ser consideradas

    como elementos tridimensionales; sin

    embargo, se idealizan de las siguientes

    formas.

    1. Geometra

    2. Material

    3. Apoyos

    1. Geometra.

    Se representan por lneas

    unidimensionales, normalmente coinciden

    con los ejes geomtricos de los miembros.

    Estructura Estructura Real ideal

  • 14

  • 15

    2. Materiales

    El concreto reforzado y el acero

    estructural, son los materiales mas usados

    en las estructuras, tienen graficas carga-

    deflexin como las de las figuras 1.4-a y

    b, respectivamente. Ambas tienen una

    zona aproximadamente lineal al inicio de

    su grafica y despus, una amplia zona de

    comportamiento no lineal. Es por ello que

    en la mayora de los mtodos de anlisis

    estructural, se supone que los miembros

    estructurales tienen un comportamiento

    lineal y elstico, o sea, que se grafica

    carga- deflexin es como la mostrada en

    la figura 1.4-cFig. 1.4-a

    CONCRETO

  • 16

    Fig. 1.4-b Fig. 1.4-c

    ACERO ESTRUTURAL MATERIAL IDEAL

  • 17

    3. Apoyos

    Una tercera idealizacin se refiere al

    tamao y comportamiento de los a poyos

    de las estructuras y de las intersecciones

    de sus miembros. Los apoyos ideales,

    representan puntos en los que no hay

    fricciones que restrinjan el

    desplazamiento o las rotaciones de los

    miembros, o bien, que les proporcionen

    un empotramiento perfecto.

  • 18

  • 19

  • 20

  • 21

  • 22

  • 23

  • 24

  • 25

  • 26

  • 27

  • 28

  • 29

  • 30

  • 31

  • 32

  • 33

  • 34

  • 35

  • 36

  • 37

  • 38

  • 39

  • 40

  • 41

  • 42

  • 43

  • 44

  • 45

  • 46

  • 47

  • 48

  • 49

  • 50