Unidad 1 Nociones Estructurales
Unidad 1 Nociones Estructurales
Unidad 1 Nociones Estructurales
Ingeniería Civil
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
INTRODUCCIÓN. EL PROYECTO ESTRUCTURAL
Ms. Ing. José Iván Arana Vigo
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
¿Qué es la mecánica?
Mecánica
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ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
SISTEMAS DE UNIDADES
• Longitud
• Tiempo
• Masa
• Fuerza
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
• Unidades básicas:
Continúa…
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
PREFIJOS DEL SI
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
PRINCIPALES UNIDADES DEL SI
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
ESTRUCTURA
• Sistema de partes conectadas que se utiliza para soportar una carga.
• En la ingeniería civil, las estructuras más importantes son:
• Edificios
• Puentes
• Torres, etc.
• Para su diseño hay que tener en cuenta la función específica de la
estructura y las siguientes consideraciones:
• Seguridad
• Estética
• Facilidad de mantenimiento
• Restricciones económicas y ambientales
ANTES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL
SABERES PREVIOS
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Ángulo Canal
CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
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CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
• COLUMNAS
• Los elementos que son verticales y que resisten cargas de compresión axial
se conocen como columnas. Las secciones transversales tubulares y de ala
ancha se suelen usar para columnas de metal, y las secciones transversales
circulares y cuadradas, con varillas de refuerzo, se utilizan para las
columnas de concreto.
• Cada sistema está construido con uno o más de los cuatro tipos
básicos de estructuras:
• Armaduras
• Cables y arcos
• Marcos
• Estructuras superficiales
TIPOS DE ESTRUCTURAS
ARMADURAS
• Las armaduras son estructuras que
están formados de elementos
delgados, por lo general colocados
en forma triangular.
• Se utilizan para salvar grandes luces
• Las armaduras planas se componen
o claros y cuando el peralte o
profundidad no es un criterio de elementos ubicados en el mismo
CABLES Y ARCOS
MARCOS
• Los marcos se suelen usar en
edificios y están compuestos por
vigas y columnas conectadas
rígidamente o mediante
articulaciones.
• Al igual que las vigas los marcos
se extienden en dos o tres
dimensiones.
• La carga en un marco ocasiona
flexión de sus elementos.
• Si tiene conexiones de unión
rígidas, por lo general esta
estructura es indeterminada
desde el punto de vista analítico.
FUERZAS
FUERZAS ESTRUCTURALES
CARGAS APLICADAS
• Son las cargas conocidas que actúan sobre una estructura, pueden
ser:
• Cargas sísmicas.
Continúa..
CARGAS
• Para diseñar una estructura es necesario especificar primero las cargas que
actúan en ella.
CARGAS VIVAS
Para investigar.
Cargas en: edificios, en puentes carreteros, de impacto, de
viento, de nieve, de terremoto. Presión hidrostática y geostática.
DISEÑO
DISEÑO ESTRUCTURAL
• Incluye la disposición y el dimensionamiento de las estructuras y de
sus partes, de manera que soporten en forma satisfactoria las
cargas a las cuales puedan estar sujetas.
• Implica lo siguiente:
• La disposición general del sistema estructural.
• El estudio de las configuraciones estructurales alternativas que
proporcionen soluciones factibles.
• La consideración de las condiciones de carga.
• EL análisis y el diseño estructural preliminares de las soluciones
posibles.
• La selección de una solución.
• El análisis y el diseño estructural final de la estructura.
• Preparación de los planos.
Continúa…
DISEÑO
• Propuesto el diseño preliminar de la estructura, se debe analizar
para asegurar que tiene la rigidez y la fuerza necesarias.
IDEALIZACIÓN ESTRUCTURAL
• Es necesario idealizar o modelar las estructuras, para poder
analizar las fuerzas que actúan en sus elementos o sobre la propia
estructura.
• Conexiones de soporte (apoyo):
• Junta articulada
• Soporte de rodillo (móvil)
• Junta fija
REACCIONES
REACCIONES
INGENIERÍA ESTRUCTURAL
• La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que
se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en elementos y
sistemas estructurales: edificios, puentes, muros (incluyendo muros de
contención), presas, túneles y otras obras civiles.
Gallito Ciego-Cajamarca
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
EL PROYECTO ESTRUCTURAL
Estructuración,
predimensionamiento
y metrado
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Cables
Acueducto de Segovia
en España
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Puente de armadura o
reticulados Armadura Plana
Marco
rígido
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
MODELO ANALÍTICO
• Un modelo analítico es una representación simplificada, o un
ideal, de una estructura real para propósitos de análisis. Su objetivo
es simplificar el análisis de una estructura complicada. Tenemos las
siguientes idealizaciones.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
b. Idealización de
que los miembros
estructurales
tienen un
comportamiento
lineal.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Apoyo móvil
Apoyo empotrado
SISTEMA DE COORDENADAS
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
SISTEMA DE COORDENADAS
GRADOS DE INDETERMINACIÓN
• Las estructuras hiperestáticas pueden tener distintos grados de
indeterminación. Por cada grado se requiere una ecuación adicional de
compatibilidad de deformaciones.
GRADOS DE INDETERMINACIÓN
• Si # reacciones = # ecuaciones estáticas más ecuaciones de condición;
hay estabilidad.
• Si # reacciones < # ecuaciones; es inestable .
• Si # reacciones > # ecuaciones; es estáticamente indeterminado o
hiperestático y su grado de indeterminación estática externa se determina
por:
• GI externo = # reacciones - # ecuaciones
Indeterminado = hiperestático
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
GRADOS DE INDETERMINACIÓN
A. INDETERMINACIÓN ESTÁTICA
Se refiere aun exceso de reacciones y fuerzas internas
desconocidas, comparadas con las ecuaciones de equilibrio de la
estática.
B. INDETERMINACIÓN CINEMÁTICA.
Se refiere al número de desplazamientos desconocidos o
redundantes que describen el comportamiento de la estructura
(Movimiento) cuando está sujeta a acciones de carga.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
GHT=NR−NEE−C GHT=NR−NEE−C
GHT=4-3-0=1 GHT=4-3-1=0
GL=3NN−NR GL=3NN−NR
GL=3(2)-4=2 GL=3(3)-4=5
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Ejercicios
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Ejemplo
GHE=NR−NEE-C
GHE=9−3=6
GL=3NN-NR GHT=GHE+GHI
GL=3(9)-9=18 GHT=6+6=12
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Ejercicios
ANÁLISIS ESTRUCTURAL
GRADOS DE INDETERMINACIÓN DE ARMADURAS