26/05/2013Docente: Pablo Luis Salgado Zevallos Capitulo I CAPITULO I. Introducción al Análisis Estructural. II. Equilibrio, Indeterminación, grados de libertad y Teoremas fundamentales. TEMAS Concepto de estructura. Análisis estructural. Sistemas estructurales o clases de estructuras. Modelado de las estructuras. Comportamiento del material. Clasificación de los métodos de Análisis. Condiciones de sustentación de las estructuras. Teoría de los desplazamientos pequeños y no linealidad geométrica. Calculo de Cargas. Incertidumbres. Seguridad estructural y probabilidad de falla. Ecuaciones Básicas de equilibrio. Determinación e indeterminación. Grados de libertad. Incógnitas en un sistema estructural. Teoremas fundamentales. Sistema de coordenadas Globales. Sistema de coordenadas locales. Sistema de coordenadas Generalizadas. SEMANA 01-02 03-04 III. Sistema de coordenadas. 05 1 26/05/2013 CAPITULO IV. Trabajo y Energía TEMA Definiciones de Trabajo y Energía. Principio del Trabajo Virtual. Energía Potencial. Análisis de armaduras. Análisis de vigas y marcos planos. Análisis de armaduras. Análisis de vigas y marcos planos. Sistematización del método para su uso en computadores. Líneas de influencia en vigas isostáticas. Líneas de influencia en celosías isostáticas. Empleo del Principio de los Trabajos Virtuales. Otros tipos de cargas móviles. Teorema de Muller-Breslau. Líneas de influencia de deformaciones. SEMANA 06 V. Método De Flexibilidad. VI. Método De Rigidez. 07-08 09-10-11 VII. Líneas De Influencia. 12 VIII. Introducción al análisis computacional de estructuras. Uso de Excel para el cálculo matricial Uso de MatLab para el cálculo matricial Introducción al SAP2000 Introducción al ETABS 13-14-15 Curso de Análisis Estructural. JUAN TOMÁS CELIGÜETA. Análisis matricial de estructuras. ROBERTO AGUIAR FALCONÍ. Análisis de estructuras con métodos matriciales. ARTURO TENA COLUNGA. Análisis Estructural. JEFFREY P. LAIBLE. Análisis Estructural. RUSSELL HIBBELER. Análisis de Estructuras. Jack MacCormac. Análisis Estructural. Biaggio Arbulu G. 2 Sistemas estructurales o clases de estructuras. Incertidumbres. Seguridad estructural y probabilidad de falla. Comportamiento del material. para un ingeniero. 3 . Una estructura es. Condiciones de sustentación de las estructuras. Introducción al Análisis Estructural. Modelado de las estructuras. Clasificación de los métodos de Análisis. Análisis estructural. Calculo de Cargas.26/05/2013 I. Teoría de los desplazamientos pequeños y no linealidad geométrica. cualquier tipo de construcción formada por uno o varios elementos enlazados entre sí que están destinados a soportar la acción de una serie de fuerzas aplicadas sobre ellos. Concepto de estructura. a partir de sus características naturales específicas.26/05/2013 Análisis estructural se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos. deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura. 4 . El diseño estructural se realiza a partir de un adecuado balance entre las funciones propias que un material puede cumplir. pero obteniendo el mejor resultado a partir de un análisis estructural previo. El costo de la estructura siempre debe ser el menor. sus capacidades mecánicas y el menor costo que puede conseguirse. 26/05/2013 Resistencia última o la rotura. 5 . Elementos mas robustos. Considerar esfuerzos admisibles del material. ◦ ◦ ◦ ◦ Cargas de servicio (sin mayorar). ◦ ◦ ◦ ◦ Mayorar cargas. Deformaciones controladas. Elementos mas esbeltos. Verificar deformaciones. Reducir resistencia (factores de seguridad). Condiciones de Servicio o esfuerzos admisibles. 26/05/2013 6 . 26/05/2013 Diagrama de líneas 7 . 26/05/2013 8 . 26/05/2013 9 . por lo que normalmente sólo se pueden aplicar a casos sencillos. Método de rigidez en formulación matricial. Método de la barra sustituida para celosías. ◦ Principio del Trabajo Virtual Complementario y principio del potencial complementario estacionario. debe estar en equilibrio bajo la acción de todas las fuerzas que actúan sobre ella. Primer teorema de Castigliano. Teoremas de Mohr para vigas. basado en el segundo teorema de Engesser. ◦ ◦ ◦ Método del equilibrio de los nudos para celosías. Método de la viga conjugada para vigas. Método de las secciones para celosías. o de Cross. ◦ ◦ ◦ Integración de la ecuación de la elástica en vigas. Método de la distribución de momentos. Principio del Trabajo Virtual y principio del potencial total estacionario. Método general de flexibilidad. Principio de Müller-Breslau para cargas móviles. 10 . Consisten en resolver directamente las ecuaciones que controlan el problema. ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Empleo de las ecuaciones de la estática: sólo se pueden aplicar a estructuras isostáticas. para estructuras de cualquier tipo. Métodos basados en la flexibilidad.26/05/2013 Soluciones analíticas. para pórticos planos. Segundo teorema de Castigliano y teorema de Crotti-Engesser. Fórmula de los tres momentos para vigas. entre las que se incluyen tanto las acciones exteriores conocidas. Método de la compatibilidad de deformaciones en vigas. como las reacciones desconocidas en los puntos de sustentación. Métodos basados en la rigidez. ◦ ◦ ◦ ◦ Para que una estructura pueda considerarse como tal. en función de la forma en que los distintos elementos estructurales se unen al nudo 11 . que puede tener uno o varios giros. y su reacción es una fuerza perpendicular a dicha línea. ◦ Este apoyo no influye en el giro de la estructura. y su reacción es una fuerza de dirección arbitraria. Se supone sin rozamiento y bidireccional. es decir que es capaz de ejercer reacción en los dos sentidos Apoyo articulado ◦ No permite ningún tipo de desplazamiento.26/05/2013 ◦ Apoyo deslizante o de rodillos Impide el desplazamiento perpendicular a la línea de apoyo. que equivale a dos fuerzas según dos ejes ortogonales. Apoyo flexible ◦ El apoyo flexible está constituido por un punto de la estructura que está unido a la sustentación mediante uno o varios muelle. 12 . y un momento M perpendicular a él.26/05/2013 Empotramiento ◦ No permite ningún desplazamiento ni el giro. Su reacción son dos fuerzas (H y V) contenidas en el plano de la estructura. u otro cualquiera. y sí permite los tres giros. No permite ningún desplazamiento. 13 .26/05/2013 Rótula esférica Es el equivalente tridimensional de la articulación plana. Su reacción es una fuerza normal al plano de deslizamiento. Apoyo deslizante sobre un plano Se trata de un punto que puede moverse apoyado sobre todo un plano. Su reacción son tres fuerzas ortogonales (o un vector fuerza de dirección arbitraria). el cual puede ser uno de los planos coordenados. 26/05/2013 Apoyo deslizante sobre una recta. pero no tiene ninguna posibilidad de giro. por lo que el único desplazamiento posible es en la dirección de dicha recta. Empotramiento deslizante En este caso el punto de apoyo se mueve sobre una recta. 14 . En este caso el punto de apoyo está obligado a moverse sobre una recta conocida. Cargas vivas. Presión de tierra. Cargas de nieve.26/05/2013 M=PxL Ma=Px(L+Δ) Δ =f(P) Ma=Px(L+ f(P)) Ma=PxL+Pxf(p) Ma=PxL+Px Δ Solo será lineal si: Δ<<<<<L 10-2L< Δ <10-1L Teoría de primer orden Cargas muertas. ◦ Peso propio ◦ Peso muerto 15 . Cargas de viento. Cargas térmicas. Cargas por vehiculos Cargas sísmicas. acabados. Estas cargas se analizan para el cálculo. con el carácter de estacionarios. generalmente lo conforman el peso propio de la estructura. Esta carga se puede calcular con una buena aproximación a partir de los planos del proyecto y de la densidad de los materiales.26/05/2013 Son aquellas que permanecen fijas o permanentes durante la vida útil de la estructura. equipo y maquinaria. Existen dos tipo: ◦ Peso propio ◦ Peso muerto 16 . idealizándolos como cargas distribuidas y como cargas puntuales. tabiques. mobiliarios. 17 . dentro de esto tenemos el peso propio de las personas. equipo. es decir pueden estar o no. tabaquería móvil.26/05/2013 Llamado sobrecarga y son aquellas que no tiene el carácter de permanente. maquinaria con carácter de no estacionario. 26/05/2013 18 . 26/05/2013 19 . 00 m. 20 . 1). resulta en los mayores efectos.30 m y 9. la distancia entre los dos ejes de 145 kN (14. Manual de diseño de Puentes.78 t) será tomada como aquella que. estando entre los límites de 4.26/05/2013 Camión de Diseño Las cargas por eje y los espaciamientos entre ejes serán los indicados en la (Figura. Análisis dinámico 21 . Se considerará una sobrecarga de 9.2 t). Análisis estático. uniformemente distribuida en dirección longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las que produzca un efecto desfavorable. No se considerarán efectos dinámicos para esta sobrecarga. las estructuras adyacentes o el impacto de las olas de los maremotos.4. espaciados a 1.3.80 m.20 m. en dirección transversal.3 kN/m (970 kgf/m). Se trasmiten a través del suelo.26/05/2013 Tándem de Diseño Sobrecarga Distribuida El tándem de diseño consistirá en un conjunto de dos ejes. cada uno con una carga de 110 kN (11. La distancia entre las ruedas de cada eje. Se definen a las acciones que un sismo provoca sobre la estructura de un edificio y que deben ser soportadas por esta. Esta sobrecarga se aplicará también sobre aquellas zonas donde se ubique el camión o el tándem de diseño.3.00 m en dirección transversal. Estas cargas deberán incrementarse por efectos dinámicos en los casos indicados en 2. será de 1. Se supondrá que esta sobrecarga se distribuye uniformemente sobre un ancho de 3. 26/05/2013 22 . 26/05/2013 Concreto armado 23 . 26/05/2013 Acero 24 . 26/05/2013 25 . 26/05/2013 Fin capitulo I 26 .