Elemento estructuralElemento estructurales cada una de las partes diferenciadas aunque vinculadas en que puede ser dividida una estructura a efectos de su diseo. El diseo y comprobacin de estos elementos se hace de acuerdo con los principios de laingeniera estructuraly laresistencia de materiales.ndice[ocultar] 1Clasificacin de los elementos 1.1Elementos lineales 1.2Elementos bidimensionales 1.3Elementos tridimensionales 2Diseo de elementos estructurales 2.1Resistencia 2.2Rigidez 2.3Inestabilidad elstica 2.4Estados lmite 3Referencia 3.1BibliografaClasificacin de los elementos[editar]En el caso deconstruccionesestos tienen nombres que los identifican claramente aunque en el mundo hispano parlante, estos nombres cambian de pas a pas. Bsicamente los elementos estructurales pueden tener estados de tensin uniaxiales, biaxiales o triaxiales segn su dimensionalidad y segn cada una de las direcciones consideradas pueden existir tanto tracciones como compresiones y finalmente dicho estado puede ser uniforme sobre ciertas secciones transversales o variar de punto a punto de la seccin. Los elementos estructurales suelen clasificarse en virtud de tres criterios principales: Dimensionalidad del elemento, segn puedan ser modelizados como elementos unidimensionales (vigas, arcos, pilares, ...), bidimensionales (placas, lminas, membranas) o tridimensionales. Forma geomtricay/oposicin, la forma geomtrica concreta afecta a los detalles del modelo estructural usado, as si la pieza es recta como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, tambin la posicin u orientacin afecta al tipo de estado tensional que tenga el elemento. Estado tensionaly/osolicitaciones predominantes, los tipos de esfuerzos predominantes pueden sertraccin(membranas y cables),compresin(pilares),flexin(vigas, arcos, placas, lminas) otorsin(ejes de transmisin, etc.).UnidimensionalesBidimensionales

Solicitaciones predominantesrectoscurvosplanoscurvos

Flexinviga recta,dintel,arquitrabeviga balcn,arcoplaca,losa,forjado,muro de contencinlmina,cpula

Traccincable tensadocatenariamembrana elstica

Compresinpilarmuro de carga

Elementos lineales[editar]Los elementos lineales o unidimensionales oprismas mecnicos, estn generalmente sometidos a un estado de tensin plana con esfuerzos tensiones grandes en la direccin delnea baricntrica(que puede ser recto o curvo). Geomtricamente son alargados siendo la dimensin segn dicha lnea (altura, luz, o longitud de arco), mucho mayor que las dimensiones segn la seccin transversal, perpendicular en cada punto a la lnea baricntrica. Los elementos lineales ms comunes son segn su posicin y forma: Verticales, comprimidos y rectos:Columna(seccin circular) opilares(seccin poligonal),pilote(cimentacin). Horizontales, flexionados y rectos:vigaoarquitrabe,dintel,zapata corridapara cimentacin, correa de sustentacin de cubierta. Diagonales y rectos: Barras de arriostramiento de cruces de San Andrs, barras diagonales de unacelosao entramado triangulado, en este caso los esfuerzos pueden ser de flexin traccin dominante o compresin dominante. Flexionados y curvos, que corresponden aarcos continuoscuando los esfuerzos se dan segn el plano de curvatura o avigas balcncuando los esfuerzos son perpendiculares al plano de curvatura.Elementos bidimensionales[editar]Los elementos planos pueden aproximarse por una superficie y tienen un espesor pequeo en relacin a las dimensiones generales del elemento. Es decir, en estos elementos una dimensin, llamada espesor, es mucho menor que las otras dos. Pueden dividirse segn la forma que tengan en elementos: Horizontales, flexionados y planos, como losforjados, laslosas de cimentacin, y las plateas o marquesinas. Verticales, flexionados y planos, como losmuros de contencin. Verticales, comprimidos y planos, como losmuros de carga,paredes o tabiques. Flexionados y curvos, como lo son las lminas de revolucin, como losdepsitoscilndricos para lquidos. Traccionados y curvosson lasmembranas elsticascomo las paredes de depsitos con fluidos a presin.Aunque pueden obtenerse otros cuando se combinan.Elementos tridimensionales[editar]Los elementos tridimensionales o volumtricos son elementos que en general presentan estados de tensin biaxial o triaxial, en los que no predomina una direccin dimensin sobre las otras. Adems estos elementos suelen presentar tracciones y compresiones simultneamente segn diferentes direcciones, por lo que su estado tensional es complicado. Entre este tipo de elementos estn: Lasmnsulas de sustentacin Laszapatasque presentan compresiones segn direcciones cerca de la vertical al pilar que sustentan y tracciones en direcciones cerca de la horizontal.Diseo de elementos estructurales[editar]Los elementos estructurales son diseados, es decir, calculados o dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente incluyen: Criterio de resistencia, consistente en comprobar que lastensionesmximas no superen ciertas tensiones admisibles para el material del que est hecho el elemento. Criterio de rigidez, consistente en que bajo la accin de las fuerzas aplicadas las deformaciones o desplazamientos mximo obtenidos no superan ciertos lmites admisibles. Criterios de estabilidad, consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos autoamplificados que puedan producir prdida deequilibrio mecnicooinestabilidad elstica. Criterios de funcionalidad, que consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida til o uso del elemento estructural.Resistencia[editar]Para comprobar la adecuada resistencia de un elemento estructural, es necesario calcular la tensin (fuerza por unidad de rea) que se da en un elemento estructural bajo la accin de las fuerzas solicitantes. Dada una determinada combinacin o distribucin de fuerzas, el valor de las tensiones es proporcional al valor de lafuerza actuantey del tipo de elemento estructural.En los elementos lineales el vector tensin en cada punto se puede expresar en funcin de las componentes intrnsecas de tensin y losvectores tangente, normal y binormal:

Y las dostensiones principalesque caracterizan el estado de tensin de unaviga rectavienen dados por:

Y a partir de ah pueden calcularse los parmetros de lateoras de falloadecuada segn el material que forma el elemento estructural. En elementos bidimensionales que se pueden modelizar aproximadamente por lahiptesis cinemticade Love-Kirchhoff, que juega un papel anlogo a la teora de Navier-Bernouilli para vigas, los vectores de tensiones segn planos perpendiculares a las lneas de curvatura vienen dado en trminos de los vectores tangente a las lneas de curvatura y el vector normal a al elemento bidimensional mediante:

Rigidez[editar]Larigidezde un elemento estructural es untensorque vincula eltensorde las fuerzas aplicadas con lascoordenadasde las deformaciones o desplazamientos unitarios. En un elemento estructural existe un conjunto de parmetros de rigidez que relaciona las fuerzas que se producen al aplicar un desplazamiento unitario en particular. Las coordenadas de desplazamiento necesarias y suficientes para determinar toda la configuracin deformada de un elemento se llaman grados de libertad.En un material de comportamiento elstico las fuerzas se correlacionan con las deformaciones mediante ecuaciones de lneas rectas que pasan por el origen cartesiano cuyas pendientes son los llamados mdulos de elasticidad. El concepto de rigidez ms simple es el de rigidez axial que qued formulado en laley de Hooke.La pendiente que correlaciona el esfuerzo axial con la deformacin unitaria axial se denominamdulo de Young. En un materialisotrpicola pendiente que correlaciona el esfuerzo axial con la deformacin unitaria lateral se denominacoeficiente de Poisson.El nmero mnimo de coordenadas de desplazamiento que se necesita para describir la configuracin deformada de un cuerpo se denomina nmero degrados de libertad. La llamada ley de Hooke puede hacerse extensiva para correlacionar de manera matricial la rigidez con los grados de libertad y expresar as la configuracin deformada del elemento o cuerpo bajo estudio.El concepto de rigidez puede hacerse extensivo a los estudios de estabilidad en que se indaga la rigidez "detrimental" que ofrece la geometra del elemento.Inestabilidad elstica[editar]Artculo principal:Inestabilidad elsticaLa inestabilidad elstica es un fenmeno deno linealidadque afecta a elementos estructurales razonablemente esbeltos, cuando se hallan sometidos a esfuerzos de compresin combinados conflexinotorsin.Estados lmite[editar]Elmtodo de los estados lmiteses un mtodo usado en diversas instrucciones y normas de clculo (Eurocdigos,CTE,EHE, etc) consistentes en considerar un conjunto de solicitaciones o situaciones potencialmente riesgosas y comprobar que el efecto de las fuerzas y solicitaciones actuantes sobre el elemento estructural no exceden de las respuestas mximas asumibles por parte del elemento. Algunos de los Estados Lmites tpicos son: Estados Lmite ltimos (ELU) ELU de agotamiento por solicitacin normal (flexin,traccin,compresin) ELU de agotamiento por solicitacin tangente (cortadura,torsin). ELU de inestabilidad elstica (Pandeo, etc.) ELU de equilibrio. Estados Lmite de Servicio (ELS) ELS de deformacin excesiva. (deformacin,desplazamiento) ELS de vibracin excesiva. (vibraciones) ELS de durabilidad (oxidacin,fisuracin, etc.)Referencia[editar]Bibliografa[editar] Popov, Egor P.,Engineering Mechanics of Solids, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1990,ISBN 0-13-279258-3 Monlen Cremades, Salvador,Anlisis de vigas, arcos, placas y lminas, Universidad Politcnica de Valencia, 1999,ISBN 84-7721-769-6.