Introducción Desde el neolítico, en todas las representaciones constructivas de las cuales tenemos constancia en nuestros días, se muestran soluciones a problemas o inquietudes, manifestadas en diversos rubros por las sociedades primitivas o asentamientos formales. A través de la historia, estas soluciones fueron modificándose y por medio de la comunicación entrelazada o generacional, fueron mejoradas. En cada representación vemos la tecnología utilizada por el gremio constructor.

A finales del siglo XIX cuando se construye el primer edificio "alto", de 15 niveles, entonces el progreso de la construcción de edificios fue en constante aumento justo también de haber experimentado con el acero adherido.

Utilizando los materiales actuales (concreto y acero) la tecnología de procesadores y la creatividad del ingeniero, pretendemos a continuación, establecer una metodología para llevar a cabo, de manera sistemática, el proceso del diseño estructural. Para lograr esto debemos hacer hincapié en que se deben realizar diseños preliminares crudos, dando formas y conclusión a las propuestas iniciales. Éstas pueden llevar a soluciones compuestas, completas y renovadoras de las ya existentes hasta ahora.

Una Estructura son elementos constructivos cuya misión fundamental es la de soportar un conjunto de cargas.Una Estructura puede concebirse como un sistema, es decir, como un conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función dada.

El Diseño estructural:

Funciones de una Estructura:Soportar una cargaSoportar fuerzas exterioresSalvar un claroEncerrar un espacioContener un empuje

La estructura debe cumplir la función a la que esta destinada con un grado razonable de seguridad manteniendo el costo y debe satisfacer determinadas exigencias estéticas.

Diseño Estructural:

El diseño Estructural es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de un sistema de manera tal que cumpla, en forma óptima, con sus objetivos.

El Análisis Estructural: es la determinación de las fuerzas internas en los elementos de la estructura.

Objetivos del diseño estructural:Equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y

resistir las solicitaciones sin colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones).

Optimización del sistema, es decir, la obtención de la mejor de todas las soluciones posibles.

crear una estructura segura y que satisfaga también un conjunto de diversos requisitos impuestos por factores tales como la función de la estructura, condiciones del lugar, aspectos económicos y estética.

Las Estructuras de Concreto:

Estas estructuras tienen características derivadas de

los procedimientos usados en su construcción que las distinguen de las estructuras de otros materiales.

El Concreto se fabrica en estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes quien lo sostengan mientras adquiere resistencia suficiente para que la estructura sea auto soportante.

Características del Concreto:

MoldeabilidadFacilidad para lograr continuidad en la estructura.Resiste muy bien los esfuerzos de compresión. Durabilidad

Procedimientos principales para la construir estructuras de concreto:

1er procedimiento: secuencia determinada de operaciones, para iniciar cada etapa es necesario esperar a que se haya concluido la anterior.

2do procedimiento: se economiza tanto en la obra falsa como en el transporte del concreto fresco y se puede realizar simultáneamente varias etapas de construcción.

Características acción-respuesta de elementos de Concreto

Es preciso conocer la relación entre las características de los elementos de una estructura (dimensiones, refuerzos, etc.), las solicitaciones que debe soportar y los efectos que dichas solicitaciones producen en las estructuras.

Las Acciones en una estructura son las solicitaciones a que pueda estar sometida.

La respuesta de una estructura, o de un elemento, es su comportamiento bajo una acción determinada.

Acción-Elementos de ciertas Características:

Se debe contar con una base racional para establecer un método de diseño. Este tendrá por objeto determinar las características que deberá tener una estructura par que, al estar sometida a ciertas accione, su comportamiento o respuesta sea aceptable desde los punto de vista de seguridad frente a la falla y utilidad en acciones de servicio.

Relaciòn entre los siguientes Elementos

La primera condición que debe satisfacer un diseño es que la estructura resultante sea lo suficientemente resistente. En términos de la característica acción-respuesta se puede definir la resistencia de una estructura o elemento a una acción determinada como el valor máximo que dicha acción puede alcanzar.

Una vez determinada la resistencia a una cierta acción, se compara este valor máximo con el valor correspondiente bajo las condiciones de servicio.

Factor de seguridad o factor de cargaEs el cociente entre el valor calculado de la capacidad

máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperado real a que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos.

El factor de seguridad se aplica principalmente de dos maneras:

Multiplicando el valor de las solicitaciones o fuerzas que actúan sobre un elemento resistente por un coeficiente mayor a uno. En este caso se calcula como si el sistema fuera solicitado en mayor medida de lo que se espera que lo sea en la realidad.

Dividiendo las propiedades favorables del material que determinan el diseño por un número mayor que uno (coeficiente de minoración). En este caso se modela el material como si fuera peor de lo que se espera que sea.

Las Acciones:Las principales solicitaciones o acciones exteriores a que

puede estar sujeta una estructura son: Cargas vivas: comprenden la fuerza del viento, las

originadas por movimientos sísmicos, las vibraciones producidas por la maquinaria, mobiliario, materiales y mercancías almacenadas y por máquinas y ocupantes, así como las fuerzas motivadas por cambios de temperatura.

Cargas muertas: incluyen el peso del mismo edificio y de los elementos mayores del equipamiento fijo).

Cargas sísmicas: son cargas inerciales causadas por movimientos sísmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las características dinámicas del terreno.

Al estimar las accione, es necesario prever las condiciones mas desfavorables en que la estructura puede llegar a encontrarse, así como el tiempo que sufrirán estas condiciones desfavorables.

Es necesario conocer las variaciones probables en la intensidad y distribución de las cargas a lo largo de la vida útil de la estructura.

El Análisis de estructuras de Concreto Reforzado

El propósito fundamental del análisis es evaluar las acciones interiores en las distintas partes de la estructura, para ello es importante conocer la relación entre fuerza y deformación.

La hipótesis mas simple para relacionar carga y deformación es suponer una dependencia lineal.

El Dimensionamiento en elementos de Concreto Reforzado

El Dimensionamiento: es la determinación de las propiedades geométricas de los elementos estructurales y de la cantidad y posición del acero de refuerzo.

El procedimiento de dimensionamiento tradicional consiste en determinar los esfuerzos correspondientes a acciones interiores obtenidas de un análisis elástico de la estructuran, bajo sus supuestas acciones de servicios.

El procedimiento mas comúnmente utilizado n la actualidad es el denominado método plástico, de resistencias o resistencia ultima según el cual los elementos o secciones se dimensionan para que tengan una resistencia determinando.este procedimiento consisten en definir las acciones interiores, correspondiente a las condiciones de servicios mediante un análisis elástico y multiplicarlas por un factor de carga, que puede ser constante o variable según los distintos elementos para así obtener las resistencias de dimensionamiento.

Diseño por estados limitesSe consideran dos categorías de estados limites:

a)Los de falla: corresponden al agotamiento definitivo de la capacidad de carga de la estructura o de cualquiera de sus miembros o al hecho de que la estructura, sin agotar su capacidad de carga sufra daños irreversibles que afecten su resistencia.

b) Los estados limites de servicios: tienen lugar cuando la estructura llega a estados de deformaciones, agrietamientos, vibraciones o daños que afecten su correcto funcionamiento pero no su capacidad para soportar cargas.Para verificar la seguridad de una estructura, se debe verificar que la resistencia de cada elemento estructural y de la estructura en su conjunto sea mayor que las acciones que actúan sobre los elementos o sobre la estructura.

Fc S FR R

Fuerza Interna de diseño

Resistencia de diseño

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Fuerzas Internas Las fuerzas internas son las que están en el interior de los elementos y son las que mantienen unidas todas las partes del cuerpo. Las fuerzas internas se determinan efectuando el análisis de la estructura sujeta a las distintas acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente.

Factores de CargaEn estos se toman en cuentan la posibilidad de que se

presente sobrecargas y las imprecisiones en los métodos de análisis estructural.

Resistencia:Se entiende por resistencia la magnitud de una acción o de una combinación de acciones, que provocarían la aparición de un estado limite de fallas en un elemento estructural o en un estructura.la resistencias de muchos elementos estructurales se puede estimar a través de métodos probados experimentalmente o que han probado su validez a través de la experiencia. El valor calculado de estos métodos se denomina, resistencia nominal.

Revisión de la seguridadConsiste en verificar que para todo estado limite de falla, la resistencia de diseño exceda a la fuerza interna actuante de diseño.La resistencia de diseño a flexión de una viga debe ser mayor que el momento flexionarte de diseño.

FR R > Fc S

Conclusión De tal manera, el diseño estructural se realiza a partir

de un adecuado balance entre las funciones propias que un material puede cumplir, a partir de sus características naturales específicas, sus capacidades mecánicas y el menor costo que puede conseguirse. El diseño estructural debe siempre de obtener un rendimiento balanceado entre la parte rígida y plástica de los elementos, ya que en muchas ocasiones, un exceso en alguno de éstos dos aspectos pueden conducir al fallo de la estructura.