Definiciones fundamentales para estructuras

EL DISEÑO ESTRUCTURAL
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OBJETIVOS DEL DISEÑO:
A la persona que realiza un diseño estructural se le puede denominar diseñador o proyectista. El diseño estructural es un conjunto de actividades que realiza el proyectista para dimensionar un elemento estructural.
La estructura debe satisfacer cuatro requerimientos principales:

Conveniencia. Se deben tomar en cuenta los requisitosarquitectónicos de forma, estética del elemento, las características, la función que va a desempeñar, el funcionamiento después de construido, la interacción con otros sistemas, es importante tomar en cuenta, la interacción con sistemas eléctricos, sistemas hidráulicos, drenajes, sistemas mecánicos, etc.

Economía. El costo total no debe exceder el presupuesto del cliente.
Suficiencia estructural. Setrata de dos aspectos principales: (a) La estructura debe ser lo suficientemente fuerte para soportar todas las cargas anticipadas y (b) la estructura no debe deflectarse, ladearse, vibrar o agrietarse de ninguna manera que impida su funcionalidad.

Mantenimiento. La estructura deberá ser diseñada de manera que requiera el menor y más simple mantenimiento posible.

PROCESO DE DISEÑO:
Elproceso de diseño es un proceso de toma de decisiones, secuencial e iterativo. Las tres principales fases son:

Definición de las necesidades y prioridades del cliente. Todos los edificios y demás estructuras son construidas para llenar una necesidad. Es importante que el dueño o usuario se involucre en la determinación de los atributos del edificio propuesto. Esto incluye requisitos funcionales, deestética y de presupuesto. Este último incluye costo inicial, velocidad de construcción para gozar de ocupación temprana, mantenimiento mínimo y otros factores.


Conceptualización del proyecto. Se desarrollan una serie de soluciones posibles basadas en las necesidades y prioridades del cliente. Se elaboran presupuestos preliminares y hace la escogencia final sustentada en la satisfacción delas necesidades en relación con el presupuesto disponible. Durante esta fase, se escoge el diseño conceptual y se lleva a cabo el diseño preliminar basado en la satisfacción de las demandas de momentos, cortantes y fuerzas axiales mediante la asignación de dimensiones preliminares a los elementos.


Diseño de sistemas individuales. Una vez que el concepto estructural del proyecto estádefinido, se puede proceder al diseño final del sistema estructural. El diseño estructural involucra tres pasos principales. Se ejecuta un análisis estructural para determinar momentos, cortantes y fuerzas axiales en la estructura. Luego se dimensionan los elementos individuales para resistir esas fuerzas. El dimensionamiento, también denominado diseño de elementos, debe tomar en cuenta también laestética global, la constructibilidad del diseño, y la mantenibilidad de la estructura final. El paso final en el proceso de diseño consiste en la preparación de los planos constructivos y sus especificaciones.


SEGURIDAD ESTRUCTURAL:
La seguridad estructural requiere que la resistencia de la estructura sea la adecuada para que todas las cargas puedan llegar a actuar sobre ella, de manera seguracontra el colapso, por lo tanto se requiere que las deflexiones sean pequeñas, si existen fisuras estén dentro de los limites de aceptación, que las vibraciones se minimicen, etc.

Variabilidad de cargas: Las cargas que van a actuar sobre una estructura son inciertas, por lo tanto se puede considerar como una variable aleatoria, un modelo de probabilidad para la carga máxima puede deducirse apartir de la función de densidad probabilística para cargas, como se muestra en la figura 2.3, la forma exacta de la curva de distribución para un tipo de carga particular, puede determinarse únicamente con base en datos estadísticos obtenidos de mediciones de cargas a gran escala, cuando no se cuentan con datos se debe recurrir a información relativamente confiable basada en la experiencia, la...