Ingeniero

CAPITULO 1.

INTRODUCCION AL ANALISIS ESTRUCTURAL.

1.1. GENERALIDADES. Con la palabra estructura, nos referimos a todo cuerpo físico concebido de tal forma, que sea capaz de resistir cargas sin originar deformaciones excesivas que rebasen sus límites permisibles de servicio. Su planeación, diseño y construcción da lugar al desarrollo de la Ingeniería Estructural, cuyo estudio se orienta asatisfacer necesidades específicas de la sociedad como protección y abrigo, educación, comunicación, esparcimiento, etc.
Las estructuras suelen adoptar una gran diversidad de formas y tamaños dependiendo del destino final o uso; sin embargo, de acuerdo a la manera como soportan las cargas, podemos agruparlas en:
a).Estructuras masivas, que resisten las cargas en función de su propio peso, como las presas de gravedad y los muros de contención.







Donde:
W = Peso propio del muro.
E = Resultante del empuje de tierras o líquidos

b). Estructuras reticulares, que soportan las cargas a través de los elementos que la forman; es decir, en base a su configuración geométrica, tales como marcos rígidos, arcos,armaduras, etc.














El análisis estructural, consiste fundamentalmente en determinar los esfuerzos internos, las reacciones en los soportes y las deformaciones originadas por el sistema de cargas, auxiliándose de la teoría estructural que proporciona los fundamentos físicos y los diferentes teoremas de cálculo, para ser aplicados a las características particulares de cadaestructura. Si aceptamos el hecho de que es sumamente complejo restituir con exactitud las condiciones de la estructura real, no hay bases suficientes para llevar a cabo análisis matemáticos perfectos, justificándose procedimientos cuyos resultados son aproximados a la realidad. Entre las varias simplificaciones que podemos hacer están las siguientes:
a). Análisis en el plano. Aún cuando loselementos estructurales están en el espacio, pueden analizarse secciones transversales de una estructura, suponiendo que las cargas actúan independientemente, y que una estructura por más complicada que parezca, podrá suponerse de varios elementos actuando en el plano.
b). Análisis estático. Se supone que el sistema de cargas se aplica gradualmente, de tal modo que no se produce ningún efectodinámico.
c). Análisis elástico. Los materiales estructurales son homogéneos y se deforman en proporción a la fuerza que los origina, de acuerdo con un comportamiento lineal; se cumple la Ley de Robert Hooke.
d). Geometría. Las deformaciones son pequeñas comparadas con las geometría de las secciones transversales. La siguiente figura muestra una barra cargada axialmente, donde la deformación lineal“δ”, es muy pequeña comparada con la longitud inicial “L”.








e). Soportes. Suponemos que los soportes son indeformables y que estos proporcionan el equilibrio global de la estructura, es decir, establecen el equilibrio ante las cargas que se le aplican. Por otro lado se denomina fuerza interna a la respuesta de la estructura o de cada elemento que la conforma y que se conocen como loselementos mecánicos, tales como la fuerza cortante, la carga axial y el momento flexionante. La figura muestra una barra bajo el efecto de los tres elementos mecánicos mencionados.









V = Fuerza cortante.
N = Carga axial.
M = Momento flexionante.

1.2. FORMAS ESTRUCTURALES. Limitados al análisis en el plano, llamaremos formas estructurales a las secciones transversales de lasestructuras reales, donde suponemos que actúa el sistema de cargas. De esta manera la geometría de vigas, columnas, arcos y barras de armaduras podrá ser cuadrada, rectangular, circular hueca o maciza o de cualquier otra forma que admita el material con que se construye.

1.3.ESTABILIDAD EXTERNA E INTERNA. Antes de efectuar el análisis de esfuerzos internos o de las deformaciones de una...