presentacion estructuras 1.pdf

ANLISIS ESTRUCTURAL

DOCENTE: ING. FERNANDO LEIVA

MASTER EN INGENIERA ESTRUCTURAL

9992-1128

[email protected]

SILABO

Contenido1 Unidad

Cargas

Tipologas de estructuras

Anlisis de estructuras estticamente Determinadas

2 Unidad Anlisis de armaduras estticamente DeterminadasCargas Internas desarrolladas en elementos estructurales

Cables y Arcos

Lneas de Influencia 3 UnidadDeflexiones

Evaluacin

1 examen 20%

2 examen 25%

3 examen 25%

Acumulativo 30%

Proyecto de calculo 10%

Proyecto Fsico 10%

Problemas de libro 10%

BIBLIOGRAFA

Cargas

CARGAS

Una vez que se han definido los requisitos dimensionales para una estructura , es necesario determinarlas cargas que debe soportar la estructura . La anticipacin de las diferentes cargas que se impondrn auna estructura suele proporcionar el tipo bsico de estructura que se elegir para el diseo . Por ejemplo ,las estructuras muy altas deben soportar grandes fuerzas laterales causadas por el viento , y entonces seseleccionan paredes para cortante y sistemas de marco tubular, en tanto que los edificios ubicados enzonas propensas aterremotos deben disearse con marcos y conexiones flexibles.

Tipos de cargas

Cargas muertas

son los pesos de los diversos elementos estructurales y los pesos detodos los objetos que estn unidos de manera permanente a laestructura:

Peso Propio de las estruturaPeso de elementos de rellenoAcabados ( de piso, paredes, cielos)Instalaciones electricas y mecanicas

CARGAS MUERTAS

Sistemas de entre piso (Losas)

Paredes

CARGAS MUERTAS

Vigas Y columnas ( peso Propio)

CARGAS MUERTAS

Acabados ( peso Propio)

Acabados de pisoRepello de paredes Acabados en Cielos

ALGUNOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN NUESTRO MEDIO

Bloques de Cemeneto

ALGUNOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN NUESTRO MEDIO (LADRILLOS)

ALGUNOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN NUESTRO MEDIO (TEJAS)

Algunos elementos utilizados en nuestro medio (Ladrillos de vidrio)

Algunos elementos utilizados en nuestro medio (Cermicas)

Tipos de cargas

Cargas Vivas Las cargas vivas pueden variar tanto en su magnitud como en su ubicacin . Las puedecausar el peso de objetos colocados provisionalmente sobre una estructura, vehculos enmovimiento o fuerzas naturales.

Para algunos tipos de edificios que tienen pisos con reas muy grandes muchos cdigos permitirnuna reduccin de la carga viva uniforme para el piso, puesto que es poco probable que la cargaviva prescrita ocurra simultneamente en toda la estructura en algn momento .

Personas

Mobiliario

Carros Libros

Por ejemplo.ASCE7-10 permite una reduccin de la carga viva sobre un elemento que tenga un rea de influencia ( KLL . At ) de 400 pies (37.2 m ) o ms.Esta carga viva reducida se calcula empleando la siguiente ecuacin :

Ejemplo:En la fotografa se muestra un edificio de oficinas dedos pisos que tienecolumnas interiores se paradas por 22 pies de distancia en dos direccionesperpendiculares. Si la carga de techo (plano) es de 20lb/ft, determine lacarga viva reducida que soporta una columna interior situada a nivel de piso

Solucion:

rea sombreada representael rea tributaria de lacolumna

Como el area tributaria es mayor a 400ftSe puede aplicar el factor de reduccionde carga viva

Fr= carga viva de techo y esta no puedeser reducida por no ser una carga de piso

La carga viva de piso es 50lbf/ft

SEGN EL CDIGO HONDUREO DE LA CONSTRUCCIN LAS CARGAS

CARGAS VIVA MNIMAS SEGN EL CDIGO HONDUREO

Cargas en puentes carreteros. Las cargas vivas principales en los claros de un puente son las ocasionadas por el trfico, y la carga ms pesada de vehculos que puede encontrarse es la causada por una serie de camiones. .

Cargas de impacto.Los vehculos en movimiento pueden rebotar o desplazarselateralmente mientras avanzan por un puente, por lo tantopueden transmitir un impacto a la cubierta. El porcentaje deaumento de las cargas vivas debido al impacto se denominafactor de impacto, I. Por lo general, este factor se obtienede frmulas desarrolladas a partir de la evidenciaexperimental. Por ejemplo, para puentes carreteros lasespecificaciones de la AASHTO requierenque:

Pero no puede ser mayor a 0.30

Cargas Ecolgicas

Viento

Cargas del viento:

Cuando las estructuras bloquean el flujo del viento , la energa cintica del viento se convierte en energa potencial de presin, la cual ocasiona una carga de viento. El efecto del viento sobre una estructura de pende de la densidad y la velocidad del aire, el ngulo de incidencia del viento, la forma y la rigidez de la estructura y la rugosidad de su superficie. Para propsitos de diseo, las cargas del viento pueden abordarse mediante un mtodo esttico o dinmico.

Para el mtodo esttico, la presin fluctuante ocasionada por un viento que sopla constantemente se aproxima mediante una presin de velocidad media que acta sobre la estructura. Esta presin q est definida por su energia cinetica:

Donde: = V= Velocidad del viento q= Presion del viento

Donde:q= qz para el muro en barlovento

qh para muros y techo en sotavento

G= Factor de efecto de la rafaga de veinto depende de la exposicion

Cp= Coeficiente de precion

GCpi= Coeficiente de presion interna

CARGA DE VIENTO SEGN EL CDIGO HONDUREO

http://www.youtube.com/watch?v=Hln6JlD_6hA

El Viento y sus usos - Documentales en castellanohttp://www.youtube.com/watch?v=Hln6JlD_6hA

Cargas Ecolgicas

Sismos

Sistema de soporte lateral por marco Rgido

terremoto de lorca , UMH estructuras , PASCUAL DAVID YAKOUBhttp://www.youtube.com/watch?v=kNlmGOw4Z6Q

TERREMOTOShttp://www.youtube.com/watch?v=WeL14RaKV_0

Tipos de estructuras

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Tensores. Los elementos estructurales sometidos a una fuerza de tensin suelen denominarsetensores o puntales. Debido a la naturaleza de la carga descrita ,estos elementostienden a ser delgados y suelen elegirse a partir de varillas, barras , nguloso canales,

SECCIONES NORMALIZADAS MAS COMUNESSECCIONES ROLADAS EN CALIENTE

ANGULOS

Tubo Redondo

Tubo Cuadrado

Tubo Rectangular

Channel

Perfiles W

Cables

Secciones Roladas en frio

Algunas Secciones roladas en frio

Secciones Roladas en frio

Vigas.por lo general, las vigas son elementos rectos horizontales que se usan principalmentepara soportar cargas verticales. Con frecuencia se clasifican segn la forma en que estnapoyadas

Fuerzas Internas en Vigas Patn

Patn

Alma

ColumnasLos elementos que generalmente son verticales y resisten cargas de compresin axial se conocen como columnas

Elemento sometido a carga axial +momento

Elemento sometido a carga axial +momento

Columnas de concreto

Columnas de concretoColumnas de Madera

TIPOS DE ESTRUCTURAS.La combinacin de los elementos estructurales y los materiales de que estn hechos se conoce como sistemaestructural. Cada sistema est construido con uno o ms de los cuatro tipos bsicos de estructuras . Si seclasifican por la complejidad de su anlisis de fuerzas, los tipos bsicos de estructuras son los siguientes.

Armaduras:Cuando se requiere que el claro de una estructura sea grandey su profundidad , o peralte , no es un criterio importantepara el diseo , se puede elegir una armadura . Lasarmaduras consisten en elementos delgados , por lo generalcolocados en forma triangular. Las armaduras planas secomponen de elementos ubicados en el mismo plano y seutilizan para el soporte de puentes y techos , en tanto que lasarmaduras espaciales tienen elementos que se extienden entres dimensiones y son adecuadas para gras y torres .

Cables y arcos:

Otras dos formas de estructura que se usan para cubrir distancias largas son elcable y e l arco . Por lo general, los cables son flexibles. soportan cargas entensin y se utilizan como soporte en puentes

Arcohttp://www.youtube.com/watch?v=s0miHisTnGI

Marcos:

Los marcos se suelen usar en edificios y estn compuestos por vigas y columnasconectadas rgidamente o mediante articulaciones,

Metallic de Mexico S.A. de C.V.

Marcos Rgidos de Acerohttp://www.youtube.com/watch?v=L8fMYjb0aU4

Estructuras superficiales:Una estructura superficial est hecha de un material que tiene un espesor muy pequeoen comparacin con sus otras dimensiones . Se Ies llama tenso estructuras cuando elmaterial es muy flexible y puede tomar la forma de una tienda de campaa o unaestructura inflada con aire . En ambos casos , el material acta como una membrana quese somete a tensin pura .

Las estructuras superficiales tambin pueden estar hechas de un material rgido como el concretoreforzado . En tales casos pueden tener la forma de placas plegadas .cilindros o paraboloideshiperblicos, y reciben el nombre de placas delgadas o cascarones.

Losas de concreto

LOSAS COMBINAS

Losas Solidas de concreto reforzado

VIGACERO: INSTALACIN DE LOSAS ALIGERADAS CON VIGUETAS VIGACEROhttp://www.youtube.com/watch?v=Wovu_2QM6FI

Cimentacioneshttp://www.youtube.com/watch?v=-ZdaU1AtxC8

Losas Reticuladas Prefabricadashttp://www.youtube.com/watch?v=WkjeIqdmjTw

Losas de Joisthttp://www.youtube.com/watch?v=xhb292OijTE

Losa Solida de concreto Espesor Constantehttp://www.youtube.com/watch?v=9TOF-opHMDY

SPER ESTRUCTURAS (24) Megaestructuras - Palacio de ensueo en Dubaihttp://www.youtube.com/watch?v=boj9fyXAO0c

Puente sobre el estrecho de gibraltarhttp://www.youtube.com/watch?v=OkL6O-sIsmU

(52) Megaestructuras - El Canal de Suezhttp://www.youtube.com/watch?v=CVatiLw84tA

EL Nuevo Canal De Panama (COMPLETO)http://www.youtube.com/watch?v=knM0_yh9kXY

ANLISIS DE ESTRUCTURAS ESTTICAMENTE DETERMINADAS

Idealizacin de estructura

Conexin Articula en metal Conexin Rgida en metal

Conexin tipo rodillo enConcreto Conexin rgida en

Concreto

Diagramas de Cuerpo libre

Estructura Idealizada

Transferencia de Cargas

Estructurashttp://www.youtube.com/watch?v=EG3tftaxUYQ

Zapata columna viga http://www.youtube.com/watch?v=e4JQccYtBKU

Cargas tributarias .Cuando las superficies planas como paredes, pisos o techos estn soportadas por un marcoestructural, es necesario determinar la forma en que se transmite la carga sobre estassuperficies hacia los diversos elementos estructurales utilizados para su soporte. En general,existen dos formas en las que puede hacerse esto. La eleccin depende de la geometra delsistema estructural, el material del que est hecho y el mtodo empleado para su construccin.

Sistema de una direccin.Una losa o una cubierta que se apoya de talmanera que transfiere su carga a lo selementos de soporte mediante una accinen un solo sentido. se conoce como una losaen una direccin .

Zona Sobrenada rea tributaria

Losas en una direccin Identificar una losa en una direccin

1.- Cuando la losa tengas solo dos apoyos y estos sean paralelos

2.- Cuando la relacin de lados apoyados (lado corto)/(lado largo) sea menor a 0.50

Sistema en dos direcciones. De acuerdo con el cdigo de concreto ACI318 la relacin de soporte en la figura 2-12.b e s ( L j / L x) 2 , se supone que la carga se transfiere a las vigas de soporte y a las trabes en dos direcciones. Cuando se presenta esta situacin, la losa se denomina losa en dos direcciones.

Para que una losa sea considerada losa en dos direcciones debe de cumplir dos condiciones:

1.- Todos sus lados deben de estar apoyados

2.- Su relacin (lado largo)/(lado corto) 2 o(lado corto)/(lado largo) 0.50

Ejemplo:El piso de un saln de clases debe estar soportado por las viguetas en formade barra como se muestran en la figura 2-1 5 a . Las viguetas tienen 15 piesde largo cada una y entre sus centros hay un espacio de 2.5 pies. El piso sehar de concreto ligero de 4pulgadas de espesor. Ignore los pesos de lasviguetas y de la cubierta de metal corrugado, y determine la carga que actaa lo largo de cada vigueta .

Solucin

Como la relacin es menorque0.50 la losa es una losaen 1 direccin

A diferencia de la solucin dellibro de texto se utilizara elcalculo por peso especifico yno utilizando los paramento dela tabla 1-3

Peso especifico de concretoligero oscila entre los 1700-1900kgf/m

Carga Viva

Carga Muerta

Carga Total

Ancho Tributario

Ejemplo:El techo plano del edificio con estructura de acero que se muestraen lafotografa est destinado a soportar una carga total de 2kN/m2 entoda susuperficie. Determine la carga del techo dentro de la reginA B C D que se transmite a la viga BC. Las dimensiones se muestran en lafigura

Solucin

Como la relacin esmayor que 0.50 la losaes una losa en 2direccin

Carga en eje AD

Ancho tributario

La carga de BCcorresponde a dostrapecios y el esquemamostrado solo es de unlado

Principio de superposicinEl principio de superposicin es la base de gran parte de la teora del anlisis estructural. Esposible afirmar lo siguiente:El desplazamiento total o las cargas internas (esfuerzos) en un punto de una estructura sometida avarias cargas externas puede determinarse al sumar los desplazamientos o cargas internas(esfuerzos) causados por cada una de las cargas externas que actan por separado. Para que esteenunciado sea vlido es necesario que exista una relacin lineal entre las cargas, los esfuerzos ylos desplazamientos.

Para aplicar el principio de superposicin deben imponerse dos requisitos:

1 . El material debe comportarse de una manera elstica lineal, de modo que la ley de Hooke sea vlida y, por lo tanto, la carga ser proporcional al desplazamiento.

2 . La geometra de la estructura no debe experimentar un cambio significativo al aplicar las cargas; es decir, se aplica la teora de los pequeos desplazamientos. Si sedan grandes desplazamientos, la posicin y la orientacin de las cargas cambiarn enforma significativa. Un ejemplo podra ser una barra delgada en voladizo sometida a una fuerza en su extremo .

Ecuaciones de equilibrio

Determinacin y estabilidadDeterminacinLas ecuaciones de equilibrio proporcionan las condiciones necesarias y suficientes para el equilibrio. Cuando todas las fuerzas en una estructura pueden determinarse estrictamente a partir de estas ecuaciones, la estructura se denomina estticamente determinada.

Estructura estaticamente determinada

Estructura estaticamente indeterminada

Para una estructura coplanar existen a lo sumo tres ecuaciones de equilibrio para cada parte, por loque si hay un total de n partes y r componentes de fuerzas y momentos de reaccin, se tieneque:

Ejemplo:Clasifique cada una de las vigas que se muestran en las figuras como estticamente determinada o estticamente indeterminada. Si son estticamente indeterminadas, indique el nmero de grados de indeterminacin. Se supone que las vigas estn sometidas a cargas externas conocidas que pueden actuar en cualquier lugar de las vigas.

Estticamente Determinada



Estticamente Indeterminada5-3=2

Segundo grado

Estticamente Determinada6=6




Primer grado

Ejemplo:Clasifique cada una de las estructuras articula das que se muestran en las figuras comoestticamente determinada o estticamente indeterminada. Si es estticamente indeterminada,indique el nmero de grados de indeterminacin. Se supone que las estructuras estnsometidas a cargas externas arbitrarias conocidas y que pueden actuar en cualquier punto delas estructuras .


Primer grado







cuarto grado


Estabilidadhttp://www.youtube.com/watch?v=wmQDi1Pmph4

TRABAJO DE INVESTIGACIN

Realizar un reporte sobre la estabilidad de las estructuras con identificar y como resolver la inestabilidad

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