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ESTRUCTURARESISTENTEd l bj t di ñ ddel objeto diseñado
TECNOLOGÍA II – CURSO 2013
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ESTRUCTURA RESISTENTEEn relación a cualquier cuerpo material:
ESTRUCTURA «…hace referencia al conjunto de elementos resistentes capaz de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempocualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de las cargas y agentes exteriores a que ha deagentes exteriores a que ha de estar sometido;…»
EDUARDO TORROJA (Razón y ser de los tipos estructurales)
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ESTRUCTURA RESISTENTETodos los cuerpos materiales están basados en una estructura que les permite:
-conservar/definir su forma
mantener el cuerpo en-mantener el cuerpo en equilibrio
Cumplir con la función para p pla cual fue diseñado
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¿CUÁL ES EL ORIGEN DE UNAORIGEN DE UNA
ESTRUCTURA RESISTENTE?
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La naturaleza es la primera referencia al diseño de laestructura resistente.
El hombre es capaz de construir estructuras artificiales,en algunos casos siguiendo fuertemente ejemplosen algunos casos siguiendo fuertemente ejemplos“naturales”.
ORIGEN:ORIGEN:NATURAL
ARTIFICIAL
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É FORMAN UNA¿QUÉ TIPO DE COMPONENTES…
FORMAN UNA ESTRUCTURA?
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QUÉ TIPO DE COMPONENTES¿QUÉ TIPO DE COMPONENTES FORMAN UNA ESTRUCTURA?
LAMINARES MASIVOS ENTRAMADOSLAMINARES MASIVOS ENTRAMADOS
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LAMINARES - CÁSCARAS – CARCASASSe trata de elementos superficiales conformados,que definen estructuras capaces de resistir lasfuerzas cumplir funciones protectoras y mantener lafuerzas, cumplir funciones protectoras y mantener laforma del cuerpo.
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MASIVOS Conforman un cuerpo macizo encargado de resistirlos esfuerzos manteniendo su forma.
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ENTRAMADOS Se integran por piezas que forman entre sí unentramado. En general las piezas tienen forma debarras y el diseño de su disposición y vínculo esbarras y el diseño de su disposición y vínculo esfundamental para que el conjunto cumpla su función
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otras características:MOVILIDAD:
O / ÓMOVILIDAD INTERNA: FIJA / MÓVILMOVILIDAD “EXTERNA”: FIJA / TRASLADABLE
Requiere diseñar la unión entre las partes y los vínculos con el soporte de la estructura
t l l f ió d dpara que esta cumpla con la función deseada
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MOVILIDAD: MOVILIDAD INTERNA: FIJA / MÓVIL
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MOVILIDAD: MOVILIDAD EXTERNA: FIJA / TRASLADABLE
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otras característicasMATERIAL(ES) QUE LA CONFORMAN
.
.
.
.
.
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¿CÓMO SE ANALIZA Y SE DISEÑA UNAY SE DISEÑA UNA
ESTRUCTURA?
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ANÁLISIS Y DISEÑOANÁLISIS Y DISEÑO
j t d l t i t tconjunto de elementos resistentes capaces de mantener sus formas y
lid d l l d l ticualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de las cargas y
t t i h d tagentes exteriores a que ha de estar sometido
CARGAS
DEFORMACIONES ( difi ió d l di i d l t(modificación de las dimensiones de los componentes
de la estructura cuando están bajo carga)
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ANÁLISIS Y DISEÑOANÁLISIS Y DISEÑOCARGAS DEFORMACIONES
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ANÁLISIS Y DISEÑOANÁLISIS Y DISEÑOCARGAS DEFORMACIONESCARGAS DEFORMACIONES
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ANÁLISIS Y DISEÑOANÁLISIS Y DISEÑOCARGAS DEFORMACIONES
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ANÁLISIS Y DISEÑOCARGAS: se constituyen como fuerzas
Una fuerza se representa como un vector:- magnitud (valor en Newton)
di ió tid- dirección y sentido- punto de aplicación
Carga lateral(efecto del viento)
Carga gravitatoria (peso de los bloques)
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CARGAS: gravitatoriasD d d l l ió d l d d b lDependen de la masa y la acción de la gravedad sobre elelemento que ejerce la fuerza = PESO.
Todos los cuerpos poseen una masa y están afectadospor la gravedad……. Todas las estructuras están exigidaspor su propio peso.
??
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CARGAS: gravitatoriasFuerza ejercida por 15 BLOQUES sobre el TABLÓN:
a) 15 x VOLUMEN x PESO ESPECÍFICOa) 15 x VOLUMEN x PESO ESPECÍFICO
15 x 0,12m x 0,19m x 0,4m x 13000N/m3 = 1778,4N = 181,3kg, , g
Fuerza ejercida por el peso del TABLÓN:690N 70 kb) 2m x 0,025m x 0,3m x 4600N/m3 = 690N=70 kg
Total: 2468,4N = 251,3kgTotal: 2468,4N 251,3kg
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CARGAS: formas de aplicación p
concentrada
distribuida
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CARGAS: distribución y deformacióny
¿Cómo será la deformación del estante en cada caso?
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CARGAS: permanentes - eventualesCARGAS: permanentes - eventuales
Se calculan
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CARGAS: permanentes - eventualesCARGAS: permanentes eventuales
Están normalizadas
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CARGAS: permanentes - eventuales
Definen un diseño
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DEFORMACIONES: Se admite que los cuerpos rígidos no se deforman bajoSe admite que los cuerpos rígidos no se deforman bajolas acciones de las fuerzas.Sin embargo todos los cuerpos son elásticos y seg p ydeforman.El diseño debe contemplar una deformación aceptable(por seguridad y por confort)
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DEFORMACIONES: El diseño debe contemplar una deformación aceptableEl diseño debe contemplar una deformación aceptable(por seguridad y por confort)
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DEFORMACIONES: Se describe como el cambio de dimensiones ySe describe como el cambio de dimensiones y
consecuentemente de forma resultante de la acción de las cargas.g
En general puede plantearse una relación proporcional entre la carga y la deformación que definen el llamado
MÓDULO ELÁSTICO
Algunos materiales según la intensidad de la carga pueden comportarse como elásticos o no.p p
Es necesario conocer y estudiar el comportamiento de cada material para definir el valor de carga que se puede
li d f i blaplicar para generar deformaciones aceptables
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DEFORMACIONES:
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DEFORMACIONES:
Algunos materiales según la intensidad de la carga pueden comportarse como elásticos o no.p p
Es necesario conocer y estudiar el comportamiento de cada material para definir el valor de carga que se puede
aplicar para generar deformaciones aceptables
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CARGASCARGAS
ESFUERZOS - EQUILIBRIO
DEFORMACIONES:
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1. ESFUERZOS:
Representan el modo que las partes de una
t testructura, se ven afectadas internamente b j l ió d lbajo la acción de las cargas.
Están asociados a diferentesdiferentes deformaciones.
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1. ESFUERZOS:
•COMPRESIÓNCOMPRESIÓN
TRACCIÓN•TRACCIÓN
•CORTE-CIZALLA
•FLEXIÓN
•TORSIÓN•TORSIÓN
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ESFUERZOS:
•COMPRESIÓN eCOMPRESIÓN eEsfuerzo aplicado en elEsfuerzo aplicado en el sentido de la pieza que provoca que las
e/2e/2
p qpartículas del mismo se acerquen. e/2Cuando se aplica tiende a acortarla y a generara acortarla y a generar un “abarrilamiento”
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ESFUERZOS:
•COMPRESIÓNe/2
COMPRESIÓN
Esfuerzo aplicado en elEsfuerzo aplicado en el sentido de la pieza que provoca que las p qpartículas del mismo se acerquen.
Cuando se aplica tiende a acortarla y a generara acortarla y a generar un “abarrilamiento”
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ESFUERZOS:
•TRACCIÓNTRACCIÓN
Esfuerzo aplicado en elEsfuerzo aplicado en el sentido de la pieza que provoca que las p qpartículas del mismo se alejen.
Cuando se aplica tiende a estirarla y a generar una estirarla y a generar un afinamiento de la sección
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ESFUERZOS:
•TRACCIÓNTRACCIÓN
Esfuerzo aplicado en elEsfuerzo aplicado en el sentido de la pieza que provoca que las p qpartículas del mismo se alejen.
Cuando se aplica tiende a estirarla y a generar una estirarla y a generar un afinamiento de la sección
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ESFUERZOS:
•FLEXIÓNFLEXIÓNEsfuerzo aplicado en el sentido perpendicular alsentido perpendicular al eje de la pieza que provoca que las partículas del mismo se alejan unas y se
tacerquen otras
Cuando se aplica tiendeCuando se aplica tiende a generar un giro de la pieza.
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ESFUERZOS:
•FLEXIÓNCuando se aplica tiende a generar un giro de la pieza.FLEXIÓN generar un giro de la pieza.
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ESFUERZOS:
•Compresión…flexiónBajo esfuerzo de COMPRESIÒN, según las proporciones de la pieza, si ésta es muy
b lt desbelta, se puede producir el PANDEO.
Causas: La carga no va por el ejeEl material no es homogéneo (respuesta variable)variable)
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ESFUERZOS:
•CORTECORTESe produce al aplicar cargas en direccionescargas en direcciones opuestas perpendiculares al eje de la pieza que tienden a separar una sección de otra
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ESFUERZOS:
•TORSIÓNTORSIÓNSe produce al aplicar cargas que hacen girar al eje de la piezahacen girar al eje de la pieza
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Recursos de DISEÑO de acuerdo a los ESFUERZOS1. MATERIAL2 FORMA2. FORMA
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LOS MATERIALES Y LOS ESFUERZOS:
MADERA:MADERA:Resistencia a tracción: depende de la dirección de la fibra……
Valores posibles: 28-18 N/mm2 A CUAL DIRECCIÒN CORRESPONDE?
0,3-0,4N/mm2 A CUAL DIRECCIÒN CORRESPONDE?
Resistencia a compresión: depende de la dirección de la fibra……16-23 N/mm24,3-,7 N/mm2
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LOS MATERIALES Y LOS ESFUERZOS:METALES NO FERROSOS:
COBRE:Resistencia a tracción: 176N/mm2
ESTAÑO:ESTAÑO:Resistencia a tracción: 49N/mm2
CINC:CINC:Resistencia a tracción: 30-200N/mm2
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LOS MATERIALES Y LOS ESFUERZOS:METALES FERROSOS:
ACERO:Resistencia a tracción: 550-720N/mm2
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LAS FORMAS Y LOS ESFUERZOS:INERCIA DE LAS SECCIONES
Caso de la flexión
Optimización de la sección:¿Cuál sección resistirá mejor?¿Cuál está mejor diseñada estructuralmente?
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EQUILIBRIO ESTÀTICO:EQUILIBRIO ESTÀTICO:
El equilibrio en una estructura se consigue cuando:
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA VERTICALMENTE
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA HORIZONTALMENTE
LA ESTRUCTURA NO GIRA
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EQUILIBRIO:EQUILIBRIO:
El equilibrio en una estructura se consigue cuando:
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA VERTICALMENTE: FV = 0
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA HORIZONTALMENTE: FH = 0
LA ESTRUCTURA NO GIRA: M = 0
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EQUILIBRIO ESTÁTICO:EQUILIBRIO ESTÁTICO:
El equilibrio en una estructura se consigue cuando:
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA VERTICALMENTE: FV = 0
LA ESTRUCTURA NO SE DESPLAZA HORIZONTALMENTE: FH = 0
LA ESTRUCTURA NO GIRA: M = 0
![Page 56: Clases Estructura 1 y 2](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042511/55cf9046550346703ba4938d/html5/thumbnails/56.jpg)
EQUILIBRIO:EQUILIBRIO:
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EQUILIBRIO:EQUILIBRIO: FV 0 FV = 0
1 2
1+21 2
1+2
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1 2
1+2+33 1+2+33
1+2+3Está en Equilibrio?
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FV = 0FV = 0M = 0
1 2
1+2+33 1 2 3
1 2 3
3M
1+2+3Par de fuerzas separadas “d”
i t M F d
d
provocan un giro o momento M= Fxd¿Cómo resuelvo?
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¿Cómo resuelvo?
21
2
DISEÑANDO LA BASE DELDISEÑANDO LA BASE DEL OBJETO “MUY PESADA” PARA QUE EN LA PEOR SITUACIÒN,
3QUE EN LA PEOR SITUACIÒN, LA RESULTANTE CAIGA DENTRO DE SU PROYECCIÒN
1+2+3Está dentro delEstá dentro del área de la base
![Page 61: Clases Estructura 1 y 2](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042511/55cf9046550346703ba4938d/html5/thumbnails/61.jpg)
DISEÑANDO UNA BASEDISEÑANDO UNA BASE EXTENDIDA PARA QUE EN LA PEOR SITUACIÒN, LAPEOR SITUACIÒN, LA RESULTANTE DE LAS REACCIONES PUEDA EQUILIBRAR LA FUERZA RESULTANTE
![Page 62: Clases Estructura 1 y 2](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042511/55cf9046550346703ba4938d/html5/thumbnails/62.jpg)
FV = 0M = 0
d
M = 0
Contrarrestando la fuerza vertical dContrarrestando la fuerza vertical con la reacción del apoyo y el Momento con una segunda fuerza gde reacción que provoque un giro contrario
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CARGAS (SOBRE EL CONJUNTO O SOBRE CADA
PARTE)PARTE)
ESFUERZOS – EQUILIBRIODel conjunto y de cada
parte
DEFORMACIONES Del conjunto y de cada parteDel conjunto y de cada parte
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Ejemplo de análisis:
S l l-Señalar las partes componentes de esta estructura
-identificar las acciones (cargas)
-Señalar las deformaciones de cada componente
-Señalar como se consigue el equilibrio globalequilibrio global
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