estatica. unidad 1

UNIDAD I

SISTEMA ESTRUCTURALSISTEMA ESTRUCTURAL

Estática. Ing. Glorimer Miquilena

Es la parte de la mecánica que estudia lostcuerpos que se encuentran en reposo.

EquilibrioEquilibrio::qq““UnUn sistemasistema dede fuerzafuerza estáestá enen equilibrioequilibrio sisi alal aplicarseaplicarse sobresobre ununsistemasistema materialmaterial enen reposo,reposo, elel sistemasistema materialmaterial permanecepermanece enen reposo”reposo”..


Principio de la Resultante

Fuerza Resultante

•Ley del Paralelogramo.d l l•Ley del Triangulo

•Suma de Vectores


Principio de TransmisibilidadTransmisibilidad

L f l d l l d lí d ióLas fuerzas se trasladan a lo largo de su línea de acción sin alterar los efectos externos de un cuerpo rígido.


Principio de Acción y Reacción

“Las fuerzas de acción y reacción entre cuerpost t ti l i it d l ien contacto tienen la misma magnitud, la misma

línea de acción, pero sentidos opuestos”.


Proceso creativo

Principios á• Estática

• Dinámica• Mecánica de sólidos• Mecánica de sólidos.• Análisis estructural.

ProductoProducto eses unauna estructuraestructura segurasegura yyeconómicaeconómica queque cumplecumple susu propósitopropósito..


qq pp p pp p

“Entidad física de carácter unitario, concebidacomo una organización de cuerposdispuestos en el espacio de modo que elconcepto del todo domina la relación entreconcepto del todo domina la relación entrelas partes”.

Sus objetivos son: resistir cargas resultantes Sus objetivos son: resistir cargas resultantesde su uso y de su peso propio y darle forma aun cuerpo, obra civil o maquina.

Ing. Glorimer MiquilenaEstática. Ing. Glorimer Miquilena

1.1. UnidimensionalesUnidimensionales:: Elementos que resisten tracción Elementos que resisten tracción

(cables, elementos esbeltos) Elementos que resisten

compresión (arcos, puntales,suelo aisladores no apernados)suelo, aisladores no apernados)

Elementos que resisten traccióny compresión (bielas)

Elementos que resisten flexiónqy corte (vigas)

Elementos que resistenesfuerzo axial, flexión y corte(viga-columnas)(viga columnas)


22.. BidimensionalesBidimensionales Elementos que resisten acciones Elementos que resisten acciones

en el plano (muros) Elementos que resisten acciones

perpendiculares al plano (losas)El i i Elementos que resisten presiones(cáscaras, membranas).

3. Tridimensionales: Cuerpos sólidos (represa curva)


Estructuras Reticulares:Se componen por barras rectas o curvasunidos en sus extremos por pasadores osoldadurasoldadura.

Estructura Laminar o Cascaron: Seconstruye de losas continuas curvas oplanas con apoyos por lo general en formaplanas con apoyos por lo general en formacontinua en sus bordes.

Estructura Aporticada: son aquel sistemaque presenta gran reciedumbre o durezaque presenta gran reciedumbre o durezaen todo sus elementos y los mismos seencuentran adosados a través de juntasrígidas. Estas estructuras pueden ser deconcreto con acero de refuerzo o metálicas.

Estructura Apantallada: Son aquellasestructuras formadas por muros.


El sistema estructural esta conformado por elj d l iconjunto de elementos que permiten asegurar su

función resistente, soportando y transmitiendo alterreno todo tipo de cargas actuantes.p g

Es un ensamblaje de miembros o elementosi d di t f ú iindependientes para conformar un cuerpo único ycuyo objetivo es darle solución (cargas y forma) aun problema civil determinado.


Equilibrio: Estable, Inestable e Indiferente.

Estabilidad: Cualquiera que sea el sistema de fuerzasq qactuantes y ante cualquier solicitud de cargas, se debeimpedir todo desplazamiento posible de la estructuraasegurando así su estabilidad.


Resistencia: Los elementosestructurales deben trabajar bajo unj jcoeficiente de seguridad tal, que noexista la posibilidad de alcanzarcondiciones de rotura en losmateriales que lo constituyen,d l id ú il d l difi iódurante la vida útil de la edificación.

Funcionalidad: Una estructura no se Funcionalidad: Una estructura no seconstruye solamente para quepermanezca a lo largo del mayorperíodo de tiempo, de formaequilibrada, estable y resistente, sinoq , y ,que debe cumplir una funciónespecífica, de acuerdo al destino deuso de lo edificado.


Costo razonable: Evaluar, analizary comparar el factor economía dey pvarios aspectos estructurales(materiales, equipos, mano deobra, mantenimiento, etc.) con laselección de una solución o uni t t t l d t i dsistema estructural determinado.

Estética: La estructura de unaedificación puede tener unainfluencia básica en la expresiónde su arquitectura, tomando ende su arquitectura, tomando encuenta los materiales, el volumen yla magnitud de la construcción engeneral.

Ing. Glorimer MiquilenaEstática. Ing. Glorimer Miquilena

Existen diversas clasificaciones de lossistemas estructurales que utilizan lasvariables como materiales, geometría ydistribución de las fuerzas.

1. Sistemas de Forma Activa:Estructuras que trabajan a traccióno Compresión.

2. Sistema de Vector Activo:Estructuras en estados simultáneosde esfuerzos de tracción yycompresión.

3. Sistema de Masa Activa: Estructurasque trabajan a flexión y corteque trabajan a flexión y corte.

4. Sistema de Superficies Activa:Estructuras en estado de tensiónsuperficialsuperficial.


Cerchas.

Armaduras.

Marcos o Pórticos Planos y Espaciales


Sistema Combinados y Duales

Sistema de Piso.

Si d M Sistema de Muros.

Sistema Continuos.


Significa la formulación de unmodelo de la estructura real,,susceptible de un tratamientomatemático relativamente sencillo.Se basa en idealizaciones ysimplificaciones adoptadas para

d i l l jid d d l blreducir la complejidad del problema,tales como: Descripción geométrica de la

estructura real. Comportamiento del material y

tipo. Conexiones de los elementos o

miembros individuales de unaestructura.

Soportes del sistema o loselementos fronteras.

Cargas Cargas


Son aquellas acciones capaces de producir estados tensionales en unaestructura.

ClasificaciónSegún el tiempo de aplicación las cargas se clasifican en: Permanentes o Muertas: son las que duran toda la vida útil de la

estructura. Comprenden al peso propio de la estructura y el ded ll d l ió í idtodas aquellas partes de la construcción rígidas y permanentemente

ligadas a ellas. Ejemplo: Peso propio de los elementos, losas,revestimientos, etc.

Variables o Vivas: Las cargas vivas son cargas no permanentes Variables o Vivas: Las cargas vivas son cargas no permanentesproducidas por materiales o articulo, e inclusive gente enpermanente movimiento. Cabinas, particiones y personas queentran y salen de una edificación pueden ser consideradas comocarga vivas. Las cargas vivas son producidas por el uso y ocupaciónde la edificación y no deben incluir cargas ambientales tales comoviento, sismo, ni la carga muerta., , g

Accidentales: son aquellas que cuya magnitud y/o posición puedenvariar a lo largo de la vida útil de la estructura (actúan en formatransitoria, existiendo en determinados momentos solamente).Ejemplo: viento, personas, nieve, muebles, terremotos, etc.


Según su estado inercial (que se refiere al estado de reposo o movimiento en que se encuentra lalarga en el momento de actuar) éstas se clasifican en:

Estáticas: son las que no cambian nunca su estado de reposo o lo hacen lentamente en eltiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado dereposo, y por extensión también aquellas que tienen estado inercial despreciable, es decir quesi bien varían en el tiempo lo hacen en forma muy lenta. Ejemplos: peso propio de loselementos, instalaciones, tc.; público en salas de espectáculos; personas en oficinas yviviendasviviendas.

Dinámicas: son las que varían rápidamente en el tiempo. En todos los casos son las quedurante el tiempo que actúan están en estado de movimiento (inercial) considerable. Segúncomo sea la dirección del movimiento podemos clasificarlas en:

MOVILES: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es perpendicular a la dirección enque se produce la carga. Ejemplos: desplazamiento de un vehículo; desplazamiento de unagrúa móvil sobre sus rieles; desplazamiento de un tren sobre sus rieles.

DE IMPACTO: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es coincidente con ladirección en que se produce la carga. Se caracterizan por un tiempo de aplicación muy breve(i á ) Ej l h d hí l i i í i bli l d b(instantánea). Ejemplos: choque de un vehículo; movimiento sísmico; publico saltando sobregradas en estadios deportivos; acción de frenado (sobre paragolpes en estación terminal detrenes); etc.


Según su ubicación en el espacio: Concentradas o puntuales: Son las que

tú b fi i d idactúan sobre una superficie muy reducidacon respecto a la total o un puntoespecifico definido. Unidades: Kgf, Ton,Lbf, etc.

Distribuidas: Son las que actúan sinsolución de continuidad a lo largo detodo el elemento estructural o parte deél. Unidades: Kgf/m; Ton/m, etc. A la vezse dividen en :

Uniformemente distribuidas: son aquellas quemantienen un mismo valor en toda suexpansión. Ejemplos de ellas son el peso propiode una losa, la presión de agua sobre el fondode un depósito, o el público en una sala deespectáculos.

No uniformemente distribuidas: son aquellas enlas que varía su valor en los distintos puntos desu extensión. Ejemplos de ellas son la accióndel viento, una pared de altura variable, o lapresión en la pared de un tanque.


Vinculo: Condición geométrica que limita o restringe el movimientode los cuerpos. Estáticamente se determinan varios tipos: Vínculos Internos: Son aquellos que limitan la capacidad de

Vinculos de primera especie:

Vínculos Internos: Son aquellos que limitan la capacidad demovimiento de un miembro con respecto a otro, se clasifican en:

Restringen un solo desplazamiento ejemplo:Los rodillos: permiten la traslación en la dirección

de acción de los rodillos y la rotación relativaentre tos miembros conectados y restringe laentre tos miembros conectados y restringe laotra traslación.

El empotramiento libre: vínculo que permite todatraslación relativa, restringiendo solo larotación relativa entre los miembrosrotación relativa entre los miembrosconectados.


Vínculos de segunda especie:Restringen dos desplazamientos, ejemplos:g p , j p

El empotramiento móvil: restringe la rotaciónrelativa y un desplazamiento lineal, permitesolo una traslación relativa

La rótula o articulación: la cual solo permitela rotación relativa entre los miembros quevincula.

Vinculo de tercera especie:Restringen tres desplazamientos, ejemplo:El empotramiento interno: el cual no permite

i t d l i t l tique exista desplazamiento relativo, esequivalente a señalar ambos elementos comouno solo.


Vínculos Externos: Son aquellos que restringen el movimiento deun cuerpo o miembro con la lámina tierra, esta se supone fija, y seclasifican en:Vínculos de Primera Especie:Restringen: un solo desplazamiento,ejemplo:

clasifican en:

ejemplo:

El rodillo o articulación móvil, permite larotación y desplazamientos lineales,

i i d l d l irestringiendo solo un desplazamientoLineal en dirección perpendicular a laacción de los rodillos.

El empotramiento libre: el cual permitesolo traslación, ya que su rotación conrespecto a la lámina tierra es nula.


Vínculos de Segunda especie:L ti l ió l l l itLa articulación: la cual solo permitedesplazamientos angulares o rotacionales,las cuales se producen alrededor de unpunto O, impidiendo toda traslación.

El empotramiento móvil: el cual solopermite la traslación en el sentido deacción de los rodillosacción de los rodillos.

Vínculos de Tercera especie:Restringe todo desplazamiento. ejemploRestringe todo desplazamiento. ejemploempotramiento fijo o simplementeempotramiento.


Vinculo Aparente:Es aquel que no introduceEs aquel que no introducerestricciones adicionales a las yaexistentes dentro de unmecanismo cinemático, el cual es,un sistema inestable.

Vínculos Superfluos o b dsuperabundante:

Son vínculos adicionales alnúmero mínimo que se requierepara llevar a condiciones depara llevar a condiciones deequilibrio un mecanismocinemático.


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