la aplicación de la estática en la ingeniería civil

8/18/2019 La Aplicación de La Estática en La Ingeniería Civil

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LA APLICACIÓN DE LA ESTÁTICA EN LA INGENIERÍA CIVILLa estática es muy importante para a in!enier"a ci#i ya $ue con esta materia po%emosenten%er o $ue son as reacciones y a suma %e momentos en o $ue son estructuras&tam'i(n es a 'ase )un%amenta %e otras materias como son* resistencia %emateriaes& anáisis estructura& %inámica +i%ráuica& etc, As" como tener en cuenta $ue

a estática está en a #i%a %iaria y $ue es re!i%a por as tres eyes %e ne-ton as cuaesson* ey %e inercia& principio )un%amenta %e a %inámica y acci.n/reacci.n,

0a $ue a estática constituye una parte importante %e estu%io %e a mecánica por $ueproporciona m(to%os para a %eterminaci.n %e as reacciones %e apoyo& ya $uetam'i(n tenemos $ue cacuar os no%os %e una arma%ura as" como sa'er si esesta'e o no& por o $ue a estática es muy importante para a carrera ci#i,La primera ey %e ne-ton* es estática y tam'i(n tiene una parte %inámica y esta eysoo pue%e ser e1perimenta%a en a'oratorio,

La se!un%a ey %e ne-ton* es totamente %inámica& ya $ue si a un cuerpo se e apica

un a )uer2a este cuerpo se #a %espa2ar en a %irecci.n $ue se e apico a )uer2a y asu #e2 #a a e#ar una aceeraci.n& esta ey es a )un%amenta en a materia %e%inámica,

La tercera ey %e ne-ton* esta ey es totamente estática $ue es a ey %e a acci.n/reacci.n& esta ey es )un%amenta en a materia %e estática& ya $ue os cuerpos estánen reposo as )uer2as apica%as a cuerpo siempre #an a ser i!uaes y en senti%ocontrario esto +ace $ue e cuerpo conser#e su e$uii'rio estático,

En a estática siempre #an a tener estructuras estáticas& entonces %e a+" es $ue estamateria es muy importante para %ar paso a otras materias ya $ue en estática se #an a

a%$uirir os conocimientos y aptitu%es para sa'er cacuar este tipo %e estructuras, Aun$ue ca'e se3aar $ue tam'i(n tiene muc+o $ue #er a %inámica,

En a estática siempre se #a a estar utii2an%o a tercera ey %e ne-ton ya $ue o $uepreten%e esta ey es $ue to%o o $ue construya un in!eniero ci#i siempre %e'emantener su e$uii'rio estático& ya $ue %e o contrario si as estructuras tienen un cierto!ra%o %e error entonces estas #an a e!ar a )aar,Es 'ase )un%amenta para nuestra carrera 4in!, ci#i5 y a%emás es una materia $uetiene muc+o enace con anáisis estructura& entonces nosotros como )uturosconstructores %e'emos sa'er muy 'ien para po%er e6ercer a in!enier"a ci#i, Como por e6empo e%i)icios& +ospitaes& puentes entre otras& y es a$u" %on%e uno tiene $ue

apicar a estática para sa'er c.mo #an a estar %istri'ui%as nuestras car!as y )uer2as&a%emás $ue tipo %e car!as #a estar reci'ien%o nuestro e%i)icio o nuestra estructura&entonces es muy importante +acer un anáisis %e $ue tan se!ura será nuestraconstrucci.n apican%o ciertas eyes %e cácuo,

7i'io!ra)"a*+ttp*88---,mono!ra)ias,com8tra'a6os9:8estatica/apica%a/in!enieria/ci#i8estatica/

apica%a/in!enieria/ci#i,s+tm;i122


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• UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD: INGENIERIA Y ARQUITECTURA.

ESCUELA: INGENIERIA CIVIL. TEMA: LAS LEYES DE NEWTON Y SUS

APLICACIONES EN LA INGENIERIA CIVILCURSO : ESTATICA.DOCENTE : ING.

DE LA CRUZ ORIUNDO, Hugo Pavel.ALUMNO : HUARCAYA AGUILAR, Wilber.

Ayacucho, setiembre 2012 1

• 2. INDICE Pag.CARATULA 01INTRODUCCION 03LAS LEYES DE NEWTON

05APLICACIONES EN LA INGENIERIA CIVIL 06CONCLUCIONES

09RECOMENDACIONES 10BIBLIOGRAFIA 11 2

• 3. INTRODUCCIÓN Si bien es cierto los pueblos de la antigüedad como los

Griegos y los Romanosconocieron la influencia de la mecánica en la construcción,

veremos cómo; Las leyes deNewton son aplicadas hoy en el campo de la

Ingeniería Civil, Este tema es muy interesante, porque analizando bien, en

principio, el contenidode las Leyes de Newton; comprenderemos lo valioso que

resulta en nuestra carrera comoestudiantes, luego sus aplicaciones ya en campo,como profesionales en Ingeniería Civil. Nuestro propósito fundamental es saber y

comprender como se cumplen estas tresLeyes de Newton, en todo proyectorelacionado a la ingeniería civil, para eso ilustraremosalgunos ejemplos, donde

claramente se puede notar la acción de estas leyes. Para esto, comenzaremos por

señalar de cómo se establece estos principiosfundamentales, los cuales

constituyen la base de gran parte de la ingeniería moderna.Desde entonces se

requiere el conocimiento de estos principios para el diseño y análisisde casi todos

los instrumentos y sistemas. La mecánica es la ciencia más antigua de las ciencias

físicas. Los escritos másantiguos que se registran a cerca de esta materia son los

de Arquímedes (287-212 a. C.)referentes al principio de la palanca y al principio del

empuje. Galileo Galilei, (1564-1642) con sus revolucionarios descubrimientosastronómicos ydel movimiento de los cuerpos, fue el primero en plantear que loscuerpos bajo la acciónde un campo gravitacional caen a la misma velocidad no

importando su masa. Pero no fue hasta la llegada de Isaac Newton (1642-1727)con el planteamiento delas tres leyes fundamentales, que cuantifican los

fenómenos naturales modificando lavisión del mundo que tenían los científicos. 3• 4. Lo que Newton plantea en esos años es totalmente revolucionario, durante toda

lahistoria de la humanidad hasta ese siglo las fuerzas de la naturaleza han actuadosobre elhombre sin que éste tenga la menor idea de las leyes que las gobiernan y

durante siglos seha conformado con las explicaciones mágico-religiosas, en el

sentido de un destino o lavoluntad de un ser supremo, sin embargo en este siglo, almenos algunos hombres, se dancuenta de que pueden reducir el accionar de la

naturaleza a fórmulas matemáticas(gravitación universal)y por lo tanto iniciar la

comprensión de los principios que las rigen. Este significativo, cambio en el modo

de pensar, daría inicio al progreso científico ytecnológico, en todos las áreas, como

la ingeniería civil, para el diseño estructural con lasaplicaciones de los

conocimientos sobre la interacción de las fuerzas físicas a la resoluciónde

problemas prácticos, como el de construir estructuras donde cobijarnos oestructuraspara cruzar obstáculos geográficos, que hasta hoy disfrutamos, ya el

hombre no está amerced de la naturaleza, la puede entender, y de ser necesario

modificar para subeneficio. 4

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• 5. LAS LEYES DE NEWTON Newton fue el primero en demostrar que las leyes

naturales que gobiernan elmovimiento en la Tierra y las que gobiernan el

movimiento de los cuerpos celestes son lasmismas. Es, a menudo, calificado como

el científico más grande de todos los tiempos, y suobra como la culminación de la

revolución científica. La Ingeniería Civil, se toma de la mecánica como medio,

fundamentalmente para eldiseño de estructuras, y esta a su vez de las Leyes de

Newton, para entender el avance dela ingeniería hay que analizar el avance de las

ciencias físicas y su evolución en los últimostres siglos, que es la época en dondese desarrollan las técnicas que luego se utilizarán enel análisis y diseño. Podemos

decir entonces que todo se inicia con Isaac Newton (1642-1727) y suplanteamientode las tres leyes fundamentales:PRIMERA LEY: Si la fuerza resultante que actúa

sobre una partícula es cero, la partículapermanecerá en reposo (si originalmente

estaba en reposo) o se moverá con velocidadconstante en línea recta (si

originalmente estaba en movimiento).SEGUNDA LEY: Si la fuerza resultante que

actúa sobre una partícula no es cero, la partículatendrá una aceleración

proporcional a la magnitud de la resultante y en la dirección deésta.TERCERA LEY:

Las fuerzas de acción y reacción de cuerpos en contacto tienen la mismamagnitud,

la misma línea de acción y sentidos opuestos. Además de estas leyes

fundamentales, Newton constituyó la ley de la gravitación,donde establece, que

dos cuerpos se atraen mutuamente con fuerzas opuestas, que enconjunto con lastres leyes impulsaron el progreso científico por los siguientes 300 años. 5

• 6. APLICACIONES EN LA INGENIERÍA CIVILEncontramos diversos casos dentro

de los proyectos que realiza la ingeniería civil dondese presentan las leyes de

Newton:1. PUENTES. Los puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de

acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en su construcción,el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso delpuente, la ubicación de la calzada en la estructura del puente, etc. Y en todas

actúa las fuerzas de tracción y compresión.Leyes que actúan: Tercera Ley de

Newton, esto se cumple en el centro del arco y la cimentación de los pilares. Las

fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están

situadas sobre la misma recta. Ley de la gravitación: Aquí el peso de todo el puente

tendrá a ser atraído por la gravedad. Primera Ley de Newton: En este caso el

puente permanece en reposo(estable), al paso de un vehículo solo sufrirá una

pequeña vibración. ACCION Y REACCION ACCION Y REACCION ACCION Y

REACCION LEY DE GRAVITACION 6• 7. 2. EDIFICIOS O VIVIENDAS: Los edificios o viviendas se construyen para que

se mantengan en estabilidad, esa estabilidad solamente estas logrando para

cargas muertas que es el peso propio del edificio, por lo cual por ejemplo un

edificio que pesa unas veinte toneladas el suelo tiene que responder con esa

misma magnitud; sea cual sea su condición, de no ser así el edificio tendría acaerse, entonces ya los Ingenieros Civiles somos los encargados de darle

condiciones para que el suele reaccione con la fuerza que deseamos. Entoncesuna vez observado esto diremos las leyes q actúan son: Primera Ley de Newton:

Porque el edificio o la vivienda se construye para que permanezca en reposo,

sosteniéndose de forma estable. Tercera Ley de Newton: Porque el suelo está

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sosteniendo con la misma fuerza pero en sentido contrario, sino fuera así tendería

a hundirse la construcción. ESTABILIDAD REACION DEL SUELO 7

• 8. 3. CANAL DE IRRIGACION O SIMILARESLeyes que actúan: Segunda Ley de

Newton: En este caso los canales se construyen siempre con una pendiente, para

darle aceleración al agua y pueda fluir, de no ser así el agua tendría a estar en

reposo como en una represa o laguna. CANALES DE IRRIGACION EXISTE UNA

PENDIENTE 8

• 9. CONCLUSIONES Es tan importante la contribución que realizo Newton, fue

revolucionario para todas laciencias que hasta la actualidad son la base

fundamental de muchas ramas de la física, eneste caso es la mecánica la cienciaque nos ayuda a elaborar diseño de estructuras, el cuales el tema que nos interesa

como ingenieros. Las aplicaciones prácticas en la ingeniería son muy numerosas,siendo quizá la partede la mecánica más empleada. Esto es así especialmente en

la ingeniería civil y en elanálisis estructural, por lo general las estructuras se

diseñan para estar y permanecer enreposo o en un equilibrio de fuerzas, bajo las

cargas de servicio estáticas, o para que sumovimiento bajo cargas dinámicas sea

pequeño y estable (vibraciones).Por lo tanto, LAS LEYES DE NEWTON SI SE

CUMPLEN EN EL CAMPO DE LA INGENIERIACIVIL. 9

• 10. RECOMENDACIONES Si aplicamos esta visión del mundo al análisis

estructural resulta que nosotrospodemos conocer con todo detalle todas las

fuerzas que actúan sobre una estructura,podemos calcular que efectos producirán

y podemos dimensionar los elementosestructurales del material que queramos

para soportar estos efectos. Todo esto con laabsoluta certeza de que si medimos

bien las cosas y utilizamos las herramientasmatemáticas adecuadas obtendremos

estructuras seguras. Entonces creo que basándonos en estos principios, como lasleyes de Newton, sepuede diseñar estructura capaces de soportar cualquiersobrecarga imaginable, elproblema es que nunca vamos a estar seguros si esa

sobrecarga va a ser realmente la másgrande que tendrá que soportar a lo largo desu vida, por lo tanto, por más que sobrediseñemos la estructura, no vamos a estar

ciento por cien seguros que nunca fallará. Para finalizar creo que el mensaje para

nosotros los estudiantes de ingeniería engeneral, y en particular para los que

estudian diseño de estructuras, es que en el estadoactual de las técnicas de

análisis y diseño y a pesar de los grandes avances obtenidos conel uso de

computadoras, debemos ser prudentes y sensatos y pensar que siempre eldiseño

más cuidadoso y bien calculado, con las estimaciones de carga másrigurosas,trabajando en el ambiente más controlado que podamos imaginar, es

susceptible de fallary por lo tanto debemos anticipar de qué forma podría ocurrir la

falla y por qué causassería más probable que ocurriera y tomar las previsiones

necesarias para evitar dentro delo posible los daños personales, en caso de

producirse un terremoto por ejemplo. 10• 11. BIBLIOGRAFIA1. Beer, Ferdinand P.; E.Russell Johnston, Jr. & Elliot R.

Esienberg. Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática. 7ª edición. McGraw Hill.México: 20042. Beer, Ferdinand P.; E. Russell Johnston, Jr. & John T. De Wolf.

Mecánica de Materiales. 3ª edición. McGraw Hill. México: 20043. Nilson, Arthur H.

Diseño de Estructuras de Concreto. 12ª Edición. McGraw Hill. Santa Fe de Bogotá:19994. Gamow, George. Biografía de la Física. Alianza Editorial S. A. Madrid:

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1980, 1983, 1985, 1988.5. Hagáis, Evandro. Temas y Problemas de Filosofía de la

Física. Editorial Herder. Barcelona: 19786. Sklar, Lawrence. Filosofía de la Física.

Alianza Universidad. Alianza Editorial Madrid: 1994.7.

http://www.monografias.com/trabajos81/fuerzas-construccion-puente-colgante/fuerzas-construccion-puente-colgante2.shtml Fecha de publicación: 25 -

Mayo – 2010, Fecha de descarga: 05-Setiembre-2012 11

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