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 www.rojica.jimdo.com http://rojica.jimdo.com/apuntes-de-clase-universidad-latina/ http://rojica.jimdo.com/apuntes-de-clase-universidad-latina/estructuras-i www.rojica.jimdo.com Título del archivo Contenido Nombre, formato y tamaño del archivo Semana 1_8 Set 1 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. Semana 1_8 Set 2 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. Semana 1_8 Set 3 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 Semana 1_8 Set 4 ESTRUCTURAS I Catedrales Puentes Edificios Estadios Torres Semana 1_8 Set 5
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