Calculo Estructural y Ejemplos PDF

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El cálculo estructural es el trabajo que se realiza para obtener el diseño más eficiente de estructuras que soporten su propio peso....

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Introducción: El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como deacero es el que utiliza marcos rígidos. El empleo de este sistema se debió al desarrollo denuevos materiales y sistemas de construcción (concreto armado, acero soldado) y a nuevosmétodos de análisis y dimensionamiento Los marcos forman parte de la estructura, ya sea la que esta compuesta por columnas y trabes o la que esta compuesta por muros y losas. Es por eso que los marcos nos ayudan a entender el funcionamiento lógico de cargas y como estas actúan de acuerdo factores externos como son vientos, sismos, nieve, etc

MARCOS ESTRUCTURALES: Los marcos forman parte de la estructura, ya sea la que esta compuesta por columnas y trabes o la que esta compuesta por muros y losas. Es por eso que los marcos nos ayudan a entender el funcionamiento lógico de las cargas y como estas actúan de acuerdo factores externos como son vientos, sismos, nieve, etc. MARCOS RÍGIDOS: Un tipo de estructura son los marcos rígidos que actualmente han ido tomando fuerza debido a que facilitan la estructuración de los edificios y más con el uso del acero posibilita cubrir grandes luces. CARACTERISTICAS

DE

LOS

MARCOS

RÍGIDOS

Los Marcos Rígidos pueden ser diseñados con una cumbrera centrada, excéntrica o de una sola pendiente. La pendiente de techo puede ser tan baja como 2%. Los Marcos Rígidos también pueden ser usados con otros sistemas estructurales, incluyendo estructura de acero tradicional y madera. Esta sólida red estructural de acero laminado en caliente, según norma ASTM. Opción de columnas rectas, semirectas (tipo supermercado), o de sección variable Luces de hasta 90 m. o más con alturas de hombro de hasta 24 m. Las luces libres pueden fluctuar entre 9 y 90 metros. El Sistema de Marcos Rígidos acepta cualquier carga de viento, sismo, nieve, puente grúa o equipos propios del proyecto. Puede darse cualquier distribución en Columa semirecta(tipo supermercado) Columna de sección variable Columna recta MARCOS ARTICULADOS: Los marcos articulados son más eficientes encuanto a la distribución de momentos, debido aque en la base del apoyo el momento resistente escero por lo que requiere escasa sección resisten enese punto, mientras que el marco empotrado portener en sus apoyos restricción al giro tienenmomento distinto de cero en la base que hace deestos puntos críticos de la estructura.

sin embargo el marco articulado no se puede utilizar aisladamente porque sería inestable acargas perpendiculares a su plano por lo que necesita amarre o estabilización en este sentido mientras que el marco rígido es estable para este tipo de cargas dadas las características desus apoyos.

MARCOS MULTIPLES: Usualmente no se utilizan los marcos aisladamente si no amarrados con otros marcos através de vigas perpendiculares a su plano lo que da lugar a un sistema de marcos ensentido perpendicular a los considerados conlos que tendrán apoyos comunes, estesistema es conocido como marcos múltiplesque son de por si estables y combinados conlas losas o entrepisos nos definen espaciosmodulares con expansión tanto en sentidohorizontal como vertical.

Las intersecciones de los elementos verticales y horizontalesdefinen los nudos, estos son uniones continuas de los elementosflexionados. Los nudos tienen efecto de semi empotramiento puesrestringen el giro libre del elemento lo cual incide en la reducciónde las deformaciones respectivas al producirse puntos de inflexióny cambios de curvatura en la elástica. EMPOTRADO: podemos encontrar marcos concolumnas empotradas a los cimientos, lo que conduce a una mejor distribución de las tensiones de flexión a través del marco.

DEFLEXIONES Se entiende por deflexión aquella deformación que sufre un elemento por el efecto de las flexiones internas. Para determinar la deflexión se aplican las leyes que relacionan las fuerzas y desplazamientos utilizando dos tipos de métodos de cálculo: los geométricos y los de energía. Métodos geométricos: aplicación directa de ecuaciones de equilibrio, ecuaciones de compatibilidad y leyes constitutivas del material (elástico-lineal). Métodos de energía: en estos métodos las ecuaciones de equilibrio o de compatibilidad se reemplazan por un principio de energía y se combinan con las leyes constitutivas del material. Aunque en vigas y marcos las deformaciones se presentan principalmente por flexión, las deformaciones por esfuerzos axiales en columnas de marcos y las deformaciones por cortante, sobre todo en elementos altos o profundos no dejan de ser importantes. En cerchas y armaduras las deflexiones se presentan por la combinación de las deformaciones por carga axial en cada uno de los elementos que la componen.

Trazado tentativo de la curva elástica Se denomina por curva elástica, la curva que representa la deformada del elemento en su línea centroidal. En vigas y marcos se puede hacer un trazado tentativo de la curva elástica considerando las curvaturas que se producen por flexión y las restricciones de los apoyos. Antes de trazar un diagrama de momentos se debe definir una convención de momentos positivos o negativos según la concavidad que estos produzcan en el elemento. En elementos horizontales se puede asumir la siguiente convención, que coincide con dibujar los momentos para el lado que producen tracción RIGIDEZ: La matriz de rigidez es una propiedad del sistema estructural, no cambia en funci´on del estado de cargas o de condiciones de contorno a que se someta al estructura. S´olo se ver´a afectada si se introduce alg´un elemento adicional.

PUNTOS DE INFLEXIÓN: ste método consiste en localizar, como su nombre lo indica puntos de inflexión., para q podamos asíseparar la estructura en varios cuerpos libres, a los cuales les podremos aplicar las ecuaciones deestática. Es un método aplicable a vigas y marcos de siempre y cuando sean simétricos y con cargasaplicadas verticalmente. El método se basa en ciertos principios, esto son:1. La estructura permanece unida, aun estando deformada2. Todos los ángulos rectos, permanecerán en esa posición aun después de la deformación3. En una estructura deformada se formaran los puntos de inflexión suficientes para su análisisestático.La suposición de estos puntos es fundamental para el cálculo aproximado en estructuras, q seacerque a los valores reales de corte y momento generados por los tipos de cargas y combinacionesPor esta razón la ubicación de estos puntos nos dará un valor lejano o cercano dependiendo de laprecisión de la estimación de los puntos. Estos dependen dela longitud de los vanos y de la magnitudde las cargas, en cada marco. Para un uso práctico es conveniente calcular los momentos fijos encada nudo debido a cada vano y carga.

Fuerza cortante (v) Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la viga ( o elemento estructural) que actuan a un lado de la seccion considerada. La fuerza cortante es positiva cuando la parte situada a la izquierda de la seccion tiende a subir con respecto a la parte derecha.

Momento flector (m) Es la suma algebraica de los momentos producidos por todas las fuerzas externas a un mismo lado de la seccion respecto a un punto de dicha seccion. El momento flector es positivo cuando considerada la seccion a la izquierda tiene una rotacion en sentido horario.

Diagramas de fuerza cortante y momento flector •Estos permiten la representación grafica de los valores de “V”y “M”a lo largo de los ejes de los elementos estructurales. •Se construyen dibujando una línea de base que corresponde en longitud al eje de la viga (Elemento Estructural, ee) y cuyas ordenadas indicaran el valor de “V” y “M” en los puntos de esa viga.

Diagramas de fuerza cortante y momento flector •La Fuerza cortante (V) se toma positiva por encima del eje de referencia. Para Carga distribuida con variación lineal de su intensidad, la curva de fuerza cortante será una línea curva de segundo grado. •En los puntos de aplicación de cargas concentradas (puntuales) EXISTIRÁ una discontinuidad en el diagrama de fuerza cortante. Relación entre Fuerza Cortante y Momento Flector El incremento del momento flector con respecto a la distancia(X, Y o d) en una sección cualquiera del elemento estructural situada a una distancia (X, Y o d) de su extremo izquierdo es igual al valor del área del diagrama de fuerza cortante en la correspondiente seccionsección.

CONCLUSION: Es necesario conocer mas acerca del funcionamiento adecuado de los marcosestructurales para que al momento de diseñar no se tengan defectos en cuanto aestructura y poder brindar así la mejor seguridad para los usuarios, Además este sistema estructural permite cubrir luces o grandes claros por lo que se puede utilizar en muchas tipologías arquitectónicas. Otro punto importante es que los marcos rígidos de acero pueden ser utilizados para expresar arquitectónicamente formas interesantes y a la vez dar sensaciones espaciales únicas. Esto mediante la repetición de los mismos, un diseño de ellos que generen movimiento en la cubierta, etc. https://www.academia.edu/9718250/METODOS_DE_PUNTOS_DE_INFLEXION_Y_ESTIMACION_CURVA _ELASTICA http://html.rincondelvago.com/fuerzas-estructurales.html http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_3082_C.pdf...