CAPÍTULO I

CONCEPTOS GENERALES

CONCEPTOS GENERALES

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PROYECTO ESTRUCTURAL

El proyecto estructural, desde el punto de vista del cálculo; consta de dos etapas

que se complementan: a) la etapa del análisis estructural y b) la etapa del diseño

estructural.

El objetivo del análisis estructural y consecuentemente del diseño, es la

obtención de una edificación, como producto terminado; seguro, funcional y

económico, además de estético.

Las estructuras y sus elementos deben ser concebidas y calculadas de tal

manera que resistan con un margen de seguridad (factor de seguridad) todas las

cargas y deformaciones que se producen desde su construcción hasta el periodo

de su vida útil. Para alcanzar tal objetivo, hay que encontrar para cada estructura

en particular el método más apropiado de análisis.

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

El análisis estructural de una edificación es la determinación de la respuesta de

la estructura ante la solicitación de cargas y esta se expresa a través de la

determinación y cálculo de los esfuerzos internos y de las deformaciones tanto

a nivel de cada elemento y en forma global a nivel de la estructura.

Modelo matemático:

Antes de analizar una estructura real o imaginaria, es necesario plantear un

modelo matemático sobre el cual trabajaremos. El modelo matemático consiste

en definir los ejes de los elementos resistentes (estructurales) y sus conexiones

entre ellas así como las condiciones de apoyo y el sistema de cargas que

actuarán en la estructura.

Respuesta estructural:

El análisis estructural conlleva a la determinación y cálculo de la respuesta de la

estructura ante la acción de cargas. La respuesta de la estructura se expresa a

través de dos parámetros: esfuerzos internos y deformaciones.

Los esfuerzos internos pueden ser: a) esfuerzos normales (esfuerzo normal por

momento flexionante “M” y esfuerzo normal por fuerza axial “N”) y, b) esfuerzos

de corte (esfuerzo de corte por fuerza cortante “V” y esfuerzo de corte por

momento torsionante “Mt”)

Las deformaciones tanto a nivel de sección de elementos y a nivel global de la

estructura, son: a) traslacionales (desplazamiento en una o varias direcciones

ING. RONALD SANTANA TAPIA

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de los ejes principales X, Y y Z) y, b) rotacionales (giro en uno o varios planos

que conforman los ejes principales, planos XY, plano XZ y plano YZ).

La respuesta de la estructura ante la acción de un sistema de cargas cualquiera

depende de dos factores: a) de la estructura propiamente dicha y, b) de la

magnitud de las cargas.

Estructura:

Si realizamos un análisis plano, se tendrá en cuenta el material (módulo de

elasticidad “E” y módulo de corte “G”), las propiedades de sección de cada

elemento (área “A” y momento de inercia “I”). Adicional a esto, se tendrá en

cuenta la esbeltez de los elementos, el tipo de conexión entre barras y la

condición de los apoyos así como la estabilidad de la estructura.

Si se realiza un análisis espacial, se tendrá en cuenta además de lo señalado

anteriormente, la configuración en planta y en elevación, a fin de determinar si

la estructura es regular o irregular. Las estructuras regulares resisten bien a las

cargas gravitacionales y laterales, mientras que las estructuras irregulares tienen

como principal enemigo a la carga lateral o de sismo (por el efecto de torsión en

planta).

Cargas:

Los tipos de cargas que mayormente actúan en una estructura son las cargas

gravitacionales (verticales) y las cargas laterales (horizontales).

La cargas gravitacionales están referidas a: a) carga muerta que proviene del

peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros

elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que se

propone sean permanentes y, b) carga viva que proviene del peso de todos los

ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados

por la edificación.

Las cargas laterales están referidas fundamentalmente a las cargas del sismo,

pudiendo ser relacionadas también a las cargas del viento y a las cargas de

presiones de tierras.

En consecuencia, las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de

resistir la acción de cargas impuestas como consecuencia de su uso previsto.

TIPOS DE ANÁLISIS

Se puede realizar dos tipos de análisis: a) análisis plano “2D” y, b) análisis

espacial “3D”.

CONCEPTOS GENERALES

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Análisis plano: 2D

El análisis plano de estructuras reales se realiza con cargas estáticas y con

cargas dinámicas. En el caso de las cargas estáticas puede desarrollar mediante

un análisis de cargas estáticas y mediante cargas dinámicas.

Por cargas estáticas

Por cargas dinámicas

Análisis espacial: 3D

Por cargas estáticas

Por cargas dinámicas

MÉTODOS DE ANÁLISIS

- Cada problema tiene su método de análisis más apropiado.

- Existen el método más apropiado para cada tipo de problema en

particular.

- Este texto facilita al estudiante el entendimiento del comportamiento de

las estructuras y el aprendizaje de las técnicas de análisis tradicionales y

modernos.

- Dentro de los métodos existentes se encuentran:

Método energético

Método tradicional

Método matricial

Método de los elementos finitos