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1. MODELACIÓN MECÁNICA DE LAS ESTRUCTURAS

1.1 MODELACIÓN MECÁNICA DE LAS ESTRUCTURAS
1.1.1 ESTRUCTURA REAL Y SIMULADA
Es uno de los pasos más importantes en el análisis estructural es la formulación de un modelo de la estructura real. Consiste en idealizar las características de la estructura en referencia a su forma geométrica, sus conexiones, sus apoyos. Otras idealizaciones ysimplificaciones se refieren al comportamiento del material. Luego se aplicarán al modelo los procedimientos del análisis para determinar las fuerzas y desplazamientos desconocidos.
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Figura A
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Figura B
Figura A. El proceso de idealización. El sistema físico, el techo de cercha, es idealizado directamente con un modelo matemático: un ensamblaje de elementos articulados en la Fig. B
Estaestructura se usa frecuentemente, para crear espacios abiertos sin columnas interiores. La cercha generalmente esta construida en acero. Las barras pueden tener cambios en la forma y en el área de su sección transversal. Para analizar la estructura, se construye primero un diagrama de líneas. Ellas siguen generalmente el centroide de la sección transversal de cada uno de los elementos.
El momento deinercia y el área, son las propiedades importantes para el análisis de la cercha. En algunas estructuras como los pórticos, estas propiedades pueden cambiar en un elemento acartelado, o sea cuando el peralte o altura de la sección varía a lo largo de la longitud.
Una vez construido el diagrama de líneas, es necesario idealizar las uniones de los elementos e idealizar los apoyos.
Las uniones,También llamadas nudos o conexiones pueden ser articuladas o rígidas. En los códigos de diseño de acero estructural se reconoce un tercer tipo de conexión, denominada conexión semirrígida. Las conexiones articuladas tienen la característica de conectar dos o más elementos de una estructura que después de estar sometidos a cargas giran ángulos diferentes en direcciones diferentes, como se ve en loselementos que llegan al nudo central del cordón inferior de la cercha de las figuras C y D . Por lo tanto son capaces de trasmitir fuerzas, pero no momentos entre los elementos conectados. Físicamente las conexiones articuladas pueden ser pasadores, remaches, chapas de cartela o soldadura, y se diseñan con los ejes centroidales concurrentes en un punto, Fig. E. Se suelen representar por pequeñoscírculos en las intersecciones de los elementos del diagrama de líneas.
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Figura C
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Figura D
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Figura E Barras conectadas a una chapa de cartela
Las conexiones rígidas conectan elementos de estructuras que al ser deformadas por las cargas aplicadas, de tal manera que se deforman el mismo ángulo y en la misma dirección, o sea que se conservan los mismos ángulos entre loselementos, después de que la estructura se ha deformado bajo la acción de las cargas y son capaces de trasmitir fuerzas y momentos entre ellos. Se representan por puntos en las intersecciones de los elementos. Ver Fig. F
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Figura F
Los apoyos también tienen sus representaciones simbólicas para las estructuras planas. Se idealizancomo apoyos fijos, que no permiten movimiento alguno; apoyos articulados, que impiden la traslación pero permiten la rotación y los apoyos de rodillo, o de eslabón, los cuales pueden impedir la translación en una dirección.
En la figura G se muestra una estructura de vigas simulada en computador (ALGOR).

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Figura G Modelo en computador de vigas y columnas
2. FACTORESFUNDAMENTALES A MODELAR:

1. La forma

Es importante que un profesional de la construcción reconozca los diversos tipos de elementos que componen una estructura y que sea capaz de clasificar las estructuras de acuerdo con su forma y función.

1.2.1.1 Elementos estructurales

a) Tirantes.
Los miembros estructurales sometidos a una fuerza de tensión se denominan tirantes o puntales de...
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