baba

Cap´ıtulo 1

Proyecto estructural
1.1.

Introducci´
on

En esta secci´on se tratar´
a de describir el comportamiento de las estructuras, lo que se requiere
de ellas y las tareas del ingeniero estructuralista tendientes al proyecto de la estructura.
Las estructuras surgen como necesidad de proveer vinculaciones a los diferentes elementos que
forman parte de una construcci´
on. Porejemplo ante la necesidad de proveer un techo (figura
1), se precisa que ´este permanezca en el lugar asignado. Se deben limitar sus posibilidades
de moverse. El movimiento de un cuerpo en un espacio de dos dimensiones, como el de esa
figura, puede ser descripto a trav´es de tres magnitudes escalares (por ejemplo un valor de un
desplazamiento horizontal, otro de un desplazamiento vertical y unvalor de una rotaci´
on en
el plano). Se dice que este cuerpo posee tres grados de libertad (gdl). Un cuerpo en un espacio
tridimensional posee 6 gdl.

Figura 1. Necesidad de estructura

Para inmovilizar el objeto en cuesti´
on se lo puede vincular al suelo, por ejemplo (en el
supuesto de que el suelo permanezca inmovil). Para ello es que se utiliza la estructura (figura 2).
Unaejercitaci´on posible es dibujar distintas posibilidades de vinculaci´
on del techo de esa figura,
de donde surgir´
an distintos sistemas estructurales.
1

CAP´ITULO 1. PROYECTO ESTRUCTURAL

2

Figure 2. Estructura
¿C´omo se comporta la estructura?. ¿Qu´e se requiere de ella?. ¿C´omo puede el ingeniero
analizar la respuesta de la estructura o proceder a su proyecto?. Para responder a estaspreguntas
se considerar´a un caso muy sencillo (el m´as simple posible): el de un sistema con un solo gdl
(figura 3).
F
x
u

Cuerpo

S

F

Estructura
S

S

Figura 3. Sistema de un grado de libertad
En esa figura se ha esquematizado un cuerpo que se precisa vincular a la parte fija y para ello
se utiliza una estructura. El cuerpo puede moverse solamente con un desplazamiento u seg´un el
eje x. Sobre el mismo puede actuar una fuerza F tambi´en en la misma direcci´on. La estructura
sufrir´
a una deformaci´
on y se encontrar´a sometida a un estado de fuerza interna o solicitaci´
on
S. De esta manera hay variables cinem´aticas y mec´anicas asociadas al cuerpo y a la estructura.
(figura 4)
Las fuerzas deben verificar equilibrio (en un sentido m´
as amplio se incorporaaqu´ı el equilibrio
din´
amico, de D’Alambert) y las deformaciones compatibilidad. En este caso sencillo el equilibrio
de fuerzas sobre el cuerpo requiere que
F = S

equilibrio

es decir que la fuerza externa sobre el cuerpo es igual a la fuerza interna (o solicitaci´
on) desarrollada en la estructura.

´
1.1. INTRODUCCION

3

La compatibiidad de deformaciones relaciona u con
=(u)

compatibilidad

y depende del tipo estructural. Las relaciones entre las solicitaciones o fuerzas internas, y las
deformaciones de la estructura
S = S( )

relac.constitutiva

dependen del tipo de estructura y del material que la compone. En algunos ejemplos se muestra,
m´as abajo, la forma de estas relaciones.

En la estructura

Mecánicas

Desplazamientos

Fuerzas externasDeformaciones

Fuerzas internas
(solicitaciones)

Equilibrio

En los gdl

Compatibilidad

Cinemáticas

Relac. constitutivas

Figura 4. Variables del problema estructural
El proyecto estructural es la tarea espec´ıfica medular del ingeniero estructuralista. Suele
design´
arselo con diferentes t´erminos. As´ı se habla de proyecto o de dise˜
no estructural; en el
ejercicioprofesional de habla de c´
alculo estructural (”el arquitecto realiza el proyecto, el ingeniero
el c´alculo”); o tambi´en se lo refiere en t´erminos de dimensionamiento. Todos estos t´erminos se
refieren a la misma tarea que aqu´ı se denominar´
a proyecto estructural.
Es necesario diferenciar el t´ermino proyecto del t´ermino an´
alisis, pues se har´
a referencia a
ambos en lo que sigue....