1. Ciencia

ESTRUCTURAS I
Estructuras I (BAR-24)
Prof.: Ing. Ronald Jiménez Castro
SEMANA I
Profesor: Ing. Ronald Jiménez Castro
Correo electrónico: [email protected]
[email protected]
Página de Internet: www.rojica.jimdo.com
1654
1889
2005
III Cuatrimestre, 2014
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Semana 1_8 Set
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ESTRUCTURAS I
Contenido y cronograma
Discusión del programa del curso
Objetivo general:
Preparar al estudiante con el objeto de que tenga los
conocimientos básicos para analizar diferentes tipos de
estructuras y así tenga una mayor comprensión de los
efectos de las cargas exteriores sobre las estructuras,
como base para los cursos siguientes de diseño.
Semana 1: Introducción. Definición e importancia del Análisis
Estructural. Historia. Tipos de estructuras y sistemas
estructurales.
Semanas 3, 4, 5, 6, 7 y 8: Estimación de cargas gravitacionales y
laterales. Cálculo de reacciones en vigas y estructuras tipo marco.
Cálculo de fuerzas internas. Fuerzas sísmicas y Método del Portal.
Semanas 9 y 10: Estructuras isostáticas e hiperestáticas.
Semanas 11, 12 y 13: Tipos de apoyos (ejemplos prácticos).
Cálculo de deformaciones en vigas y marcos. Diseño de largueros
(clavadores) y cerchas.
Semana 14: Exposición trabajo grupal
Introducción al Análisis Estructural
Semana 15: Segundo examen parcial
Definición: El Análisis Estructural es una rama de la ingeniería
que comprende una serie de leyes físicas y matemáticas
requeridas para estudiar y predecir (con cierto grado de
precisión) el comportamiento de estructuras bajo determinadas
condiciones de carga.
Evaluación:
Tareas (25%)
Proyecto grupal (40%): Semana 14 (8 diciembre)
Segundo parcial (35%): Semana 15 (15 diciembre)
El Análisis es una etapa fundamental del proceso de Diseño
Estructural cuyo objetivo es dotar a la edificación de la
resistencia y rigidez necesarias para soportar las fuerzas
externas, sin colapso ni mal comportamiento durante la vida
útil.
Lo anterior se logra mediante un aprovechamiento óptimo de
los materiales, de las técnicas constructivas disponibles y de las
restricciones impuestas por los otros aspectos del proyecto.
Proceso de Diseño Estructural
En la fases iniciales del proceso
(Planeación y Configuración
preliminar), el arquitecto juega
un papel fundamental dado que
la propuesta arquitectónica
determina en gran medida las
cargas a las que se verá
sometida la edificación.
Por ejemplo;
La estructura de techo (cerchas,
clavadores, etc.) deberá tener
más resistencia si la cubierta
cambia de lámina de hierro
galvanizado a teja de barro.
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ESTRUCTURAS I
En otras palabras, el Análisis Estructural, consiste en que dada
una estructura sujeta a un determinado conjunto de fuerzas
externas (peso propio y de la gente, sismo, viento, etc.), se
calculan la fuerzas internas que se generan (axial, cortante y
momento) y las correspondientes deflexiones de manera que
se verifiquen dos requerimientos básicos:
ACCIONES
Peso propio
Peso de la gente
Peso del mobiliario
Sismo Viento
1. Que los esfuerzos no excedan los valores críticos:
σ < σcrítica
ESTRUCTURA
2. Que las deflexiones no superen los valores máximos
permisibles:
∆ < ∆máximo
Deflexiones
Agrietamientos
Esfuerzos
Vibraciones
Pandeo
RESPUESTAS
Las Estructuras deben tener las siguientes características:
- Seguras: Que resistan adecuadamente las cargas o fuerzas
de diseño.
- Funcionales: Que permitan resolver la necesidad que les dio
origen.
- Económicas: Que se ajusten al presupuesto del cliente sin
comprometer la resistencia.
- Sostenibles: Que el impacto al medio ambiente sea mínimo.
El Análisis Estructural, tal y como se conoce hoy en día, ha
experimentado un largo proceso de evolución, que inició hace
varios miles de años.
A pesar de que los antiguos constructores mostraron cierto
conocimiento de cómo se comportan las estructuras, el
verdadero avance en se ha dado en los últimos 150 años.
Los egipcios y otras civilizaciones como los griegos contaban
seguramente con unas serie de reglas empíricas obtenidas de la
experiencia previa para determinar las dimensiones de los
elementos estructurales pero no hay pruebas de que hayan
desarrollado alguna teoría de análisis.
Arquímedes (287-212 a.C.) desarrolló algunos conceptos
fundamentales de la Estática e introdujo el término Centro de
Gravedad.
Por su parte los romanos fueron extraordinarios constructores
y muy competentes en el uso de ciertas formas estructurales
como los son los arcos semicirculares de mampostería.
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ESTRUCTURAS I
Uno de los más grandes contribuciones al Análisis Estructural, y
en general a la ciencia, fue el desarrollo de un sistema de
numeración.
Es notable el aporte de muchos matemáticos en la formulación
de modelos con los cuales se analizan fenómenos físicos. Se
pueden citar por ejemplo:
Matemáticos hindúes crearon en los siglos II y III a.C. un
sistema del 1 al 9 y en el año 600 d.C. inventaron el cero cuyo
concepto ya habían desarrollado los mayas unos 300 antes.
Hooke: Ley de esfuerzo – deformación
Antes de pudieran hacerse avances reales en el Análisis
Estructural fue necesario desarrollar la mecánica de los
materiales. Un físico Charles Coulomb y un ingenieromatemático Claude Navier, ambos franceses, sentaron las
bases de esta ciencia.
Euler: Pandeo de columnas
Newton: Tres leyes que describen el movimiento
De hecho, Navier publicó en 1826 un libros referente a la
resistencia y deflexiones de vigas, columnas, arcos, puentes
colgantes, entre otras estructuras.
Estructura
En el campo de la ingeniería consiste en una serie de partes
conectadas con el fin de soportar cargas y transmitirlas a la
cimentación.
En cierto manera se podría decir que la historia de las
estructuras es la misma historia del hombre.
Desde que el ser humano superó la época de las cavernas, ha
aplicado todo su conocimiento en delimitar su espacio vital,
satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después
levantando construcciones con requerimientos específicos.
Templos, palacios, museos, edificios, puentes, etc. Son el
resultado del esfuerzo que constituye las bases del progreso de
la humanidad.
Teatros
Teatros
Teatros
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ESTRUCTURAS I
Catedrales
Puentes
Edificios
Estadios
Torres
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