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Análisis estructural
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Análisis estructural se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura resistente, como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el análisis dinámico estudiaría elcomportamiento dinámico de dichas estructuras y la aparición de posibles vibraciones perniciosas para la estructura.
Índice
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1 Métodos de análisis estructural
1.1 Determinación de esfuerzos
1.2 Determinación de resistencia y rigidez
1.3 Modelos materiales
2 Análisis de armaduras isostáticas
2.1 Método de los nodos
2.2 Elementos de fuerza cero
3 Análisis de estructurashiperestáticas
4 Análisis dinámico de estructuras
5 Referencia
5.1 Bibliografía
5.2 Enlaces externos
[editar] Métodos de análisis estructural
[editar] Determinación de esfuerzos
El tipo de método empleado difiere según la complejidad y precisión requerida por los cálculos:
Métodos clásicos, para estructuras muy sencillas entre los que se encuentran la teoría de vigas de Euler-Bernouilli es elmétodo más simple, es aplicable sólo a barras esbeltas sometidas a flexión y esfuerzos axiales. Naturalmente no todas las estructuras se dejan analizar por este método. Cuando existen elementos estructurales bidimensionales en general deben emplearse métodos basados en resolver ecuaciones diferenciales.
Métodos programables:
Así para determinar esfuerzos sobre marcos o pórticos se usa frecuentementeel método matricial de la rigidez basado en el modelo de barras largas, que modeliza los elementos resistentes como elementos unidimensionales sometidos predominantemente a flexión
Cuando se trata de analizar elementos más pequeños o con forma irregular donde pueden producirse concentraciones de tensiones se usan métodos numéricos más complejos como el Método de los elementos finitos.
[editar]Determinación de resistencia y rigidez
A partir de los esfuerzos se pueden calcular directamente los desplazamientos y las tensiones. En el caso del método de los elementos finitos se suele determinar directamente el desplazamiento sin necesidad de calcular los esfuerzos internos. Una estructura correctamente diseñada además de ser funcional y económica debe cumplir obligatoriamente dos criteriosrazonables de seguridad:
1. El criterio de resistencia, consistente en comprobar en que en ninguno de sus puntos el material sobrepasa unas tensiones admisibles máximas.
2. El criterio de rigidez, consistente en comprobar que bajo las fuerzas y solicitaciones actuantes los desplazamientos y deformaciones de la estructura no sobrepasan un cierto límite. Dicho límite está relacionado con criteriosde funcionalidad, pero también de estabilidad o de aplicabilidad de la teoría de la elasticidad lineal.[1]
[editar] Modelos materiales
Dentro del análisis estructural es importante modelizar el comporamiento de los materiales empleados mediante una ecuación constitutiva adecuada. Los tipos modelos de materiales más frecuentes son:
Modelo elástico lineal e isótropo, el más usado, ya que elteorema de Rivlin-Ericksen permite establecer que para deformaciones suficientemente pequeñas todo sólido elástico es asintóticamente lineal e isótropo.
Modelo elástico lineal otrotrópico, constitueye una modificación de modelo isótropo para materiales cuya resistencia y comportamiento depende de la dirección, laminados, elementos de mandera, etc., requieren modelos ortótropos para ser adecuadamentemodelizados.
Modelos de plasticidad y viscoplasticidad. Los metales a partir de ciertos valores de tensión experimentan deformaciones plásticas irreversibles, así como otras no linealidades. El cálculo plástico a costa de complicar las leyes materiales una predicción más exacta de las cargas de colapso o fallo de las estructuras, así como un ahorro en material al poder tener en cuenta el...