Analisis estructurarl

Conceptos Básicos de Análisis Estructural

Una estructura es un conjunto mecánico encargado de soportar ytransmitir un determinado número de cargas hasta la cimentación, dondeserán absorbidas por el terreno.Para ello, la estructura se encuentra constituida por unas serie debarras enlazadas entre sí por medio de nudos. Estos nudos pueden ser articulados o rígidos según permitan o no el giroentre barras en el puntodonde confluyen. Si los nudos son rígidos los ángulos entre barras tras ladeformación se conservarán y la flecha será pequeña, mientras que si sonarticulados no transmitirán los momentos flectores dado que su giro serálibre.Se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materialespara encontrar los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúansobre unaestructura resistente, como edificaciones o esqueletos resistentesde maquinaria. Igualmente el análisis dinámico estudiaría el comportamientodinámico de dichas estructuras y la aparición de posibles vibracionesperniciosas para la estructura.

Método para la estructuración de ideas permite la descripción de unsistema con la ayuda de una matriz que relaciona todos sus elementos Permite tomar enconsideración los factores cualitativos.


Fuerzas Estructurales
Cuando hablamos de fuerzas estructurales, nos referimos al esfuerzo que debe soportar la estructura de una Montaña Rusa. En una estructura predeterminada, se analizan muchos esfuerzos, pero los esfuerzos estructurales que más se consideran son los esfuerzos de compresión, y el esfuerzo de flexión de los materiales.
El esfuerzo decompresión se calcula con la siguiente fórmula:
e = F / A
Dónde:
e = Esfuerzo (Ej. Newton sobre metro cuadrado, Kilogramo fuerza sobre milimetro cuadrado, etc.)
F = Fuerza (Ej. Newtons o Kilogramo Fuerza. 1 Newton = 1 Kilogramo por metro sobre segundo al cuadrado, y 1 Kilogramo Fuerza = 9.81 Newtons)
A = Área (Ej. metro cuadrado, pié cuadrado, centimetro cuadrado, etc.)
El cálculo de losesfuerzos de compresión, se utilizará para los casos en que la fuerza se aplica sobre el eje de la estructura. En este caso, vemos una columna que sostiene la vía de una Montaña Rusa. En el momento que el tren pasa por la columna, el peso ejerce una fuerza sobre el eje de la columna. El área que se tiene que considerar, es área que tenga la sección de la columna. En este caso es una sección circularcómo se muestra en el círculo con la A.

El esfuerzo de flexión máxima es el esfuerzo que se aplica sobre alguna de las caras laterales de una viga. Este esfuerzo se calcula con diferentes fórmulas según diferentes casos. Pero antes de analizar cada caso, es importante mencionar el concepto de momento de inercia:
El momento de inercia es una propiedad geométrica de un área con respecto a un ejede referencia. La explicación de este concepto requiere de conocimientos matemáticos medianamente elevados, por lo que nada más se mencionará su uso práctico aplicado a las Montañas Rusas.
El cálculo del momento de inercia depende de la forma que tenga la sección del material que se esté analizando. En el caso de las montañas rusas, se cuentan con 3 tipos de secciones. La circular, la cilíndrica,y la rectangular. Aquí se muestran las secciones con sus respectivas fórmulas. I = Momento de inercia.

Otro concepto importante es el momento flexionante que al igual que el momento de inercia requiere una explicación matemática compleja. Por este motivo nos limitaremos a mencionar los casos que más se aplican a las Montañas Rusas. M = Momento máximo Flexionante, y P = Fuerza aplicada.Una vez analizados estos conceptos encontramos que el esfuerzo de flexión se calcula con la siguiente fórmula:
e = Mc / I
Dónde
e = Esfuerzo de flexión (Ej. libras sobre pulgadas al cuadrado, o Pascales)
M = Momento flexionante (Ej. Libras por pulgadas, o Newton por metro)
c = Distancia desde el centro hasta un extremo de una sección de una viga (Ej. Pulgadas, o Metros)
I = Momento de...