Análisis Estructural

Análisis estructural
Objetivos:
• Mostrar cómo determinar las fuerzas en los miembros de una armadura usando el método de los nudos y el método de las secciones.
• Analizar las fuerzas que actúan sobre los miembros de bastidores y máquinas compuestos por miembros conectados mediante pasadores.

Se llama estructura a todo sistema de miembros unidos entre si y construido para soportar conseguridad las cargas aplicadas a este.
Para estudiar las fuerzas en una estructura, es necesario desmembrarla y analizar por separado el diagrama de sólido libre de cada miembro o de las combinaciones de miembros con el objeto de determinar las fuerzas internas.
Este análisis requiere la aplicación cuidadosa de la tercera ley de Newton, que establece que cada acción va acompañada de una reacciónigual y de sentido opuesto.

Tipo de estructuras

Armaduras

Un entramado de miembros unidos por sus extremos de manera que constituyan una estructura rígida recibe el nombre de armadura. Los puentes, los soportes de cubiertas, las grúas y otras estructuras semejantes son ejemplos habituales de armaduras. Los elementos estructurales utilizados son vigas en doble T, vigas en U, ángulos,barras y perfiles especiales que se conectan por sus extremos mediante uniones remachadas o soldadas, o con grandes tornillos o pasadores.


Entramados y Maquinas

Son dos tipos comunes de estructuras que a menudo están compuestas por miembros multifuerza (miembro en el que actuan tres o mas fuerzas, o bien dos fuerzas y un par de fuerzas o mas) conectados mediante pasadores, esdecir, miembros que están sometidos a más de dos fuerzas.

Los bastidores son generalmente estacionarios y se usan para soportar cargas. Las máquinas contienen partes móviles y están diseñadas para transmitir y alterar el efecto de las fuerzas.



Armaduras simples

Una armadura es una estructura compuesta de miembros esbeltos unidos entre sí en sus puntos extremos. Los miembros usadoscomúnmente en construcción consisten en puntales de madera o barras metálicas. Las conexiones en los nudos están formadas usualmente por pernos o soldadura en los extremos de los miembros unidos a una placa común, llamada placa de unión, o simplemente pasando un gran perno o pasador a través de cada uno de los miembros, como se muestra en las figuras.

Armaduras planas

Las armaduras planas setienden en un solo plano y a menudo son usadas para soportar techos y puentes. La armadura ABCDE mostrada, es ejemplo de una armadura típica para techo. En esta figura, la carga del techo es transmitida a la armadura en los nudos por medio de una serie de largueros, como el DD '. Como la carga impuesta actúa en el mismo plano que la armadura, el análisis de las fuerzas desarrolladas en losmiembros de la armadura es bidimensional.


En el caso de un puente, como el mostrado en la siguiente figura, la carga sobre la cubierta es transmitida primero a los largueros, luego a las vigas de piso, y finalmente a los nudos B, C y D de las dos armaduras laterales de soporte. Igual que en la armadura de techo, la carga en la armadura de puente es también coplanar.
Cuando las armaduras depuente o de techo se extienden sobre grandes distancias, comúnmente se usa un soporte o rodillo para soportar un extremo, por ejemplo, el nudo E en las figuras. Este tipo de soporte permite la expansión o la contracción de los miembros debidas a los cambios de temperatura o a la aplicación de cargas.



Para prevenir el colapso, la forma de una armadura debe ser rígida.Es claro que la forma ABCD de cuatro barras que aparece en la siguiente figura se colapsará a menos que un miembro diagonal, como el AC, se le agregue como soporte. La forma más sencilla que es rígida o estable es un triángulo. En consecuencia, una armadura simple es construida comenzando con un elemento básico triangular, como el ABC que se muestra, y conectando dos miembros (AD y BD) para...