Diseño Estructural

Elementos Estructurales.

Elemento Estructural: Es cada una de las partes diferenciadas vinculadas entre sí, en que puede dividirse una estructura para efectos de su diseño.

Los elementos estructurales se clasifican de acuerdo a sus elementos mecánicos, estos elementos mecánicos se refieren a la forma de trabajar del elemento estructural, estos son para este trabajo la fuerza axial, la fuerza cortante y el momento flexionante.

Fuerza Axial: Un elemento sometido a fuerza axial es aquel llamado “Elemento Barra” que trabaja en una sola dirección y recibe esfuerzos de tracción y compresión que a su vez provocan deformaciones en el elemento estructural, incrementando o disminuyendo la longitud y la sección de este.

Fuerza Cortante y Momento Flexionante : Un elemento sometido a fuerza cortante y momento flexionante es aquel llamado “Elemento Viga” que trabaja en dos direcciones, recibiendo esfuerzos de flexión y cortante que a su vez provocan deformaciones, rotación y distorsión angular en el elemento estructural, afectando la longitud y sección de este.

Otro elemento más es el elemento llamado “Elemento Marco Plano” es un elemento sometido a una combinación de estas tres tipos de fuerzas que es la Fuerza Axial, Fuerza Cortante y Momento Flexionante trabajando en dos direcciones y provocando esfuerzos de (tracción o compresión), esfuerzos cortantes y esfuerzos de flexion, a su vez provoca deformaciones en el elemento estructural, que es el incremento o disminución de la longitud así como distorsión angular y rotación en el mismo, afectando la longitud y sección del elemento estructural.

Los elementos estructurales principales de toda edificación son; las losas, vigas, columnas, muros, escaleras y la cimentación.

Adicionales a estos se tienen otros elementos estructurales de menor importancia como son los pretiles y muros de contención.

₪ Losas: Son elementos que hacen factible la existencia de los pisos y techos de una edificación.

₪ Vigas: Son elementos que reciben la carga de las losas y las transmiten hacia otros elementos estructurales.

₪ Columnas: Son elementos estructurales, generalmente verticales, reciben las cargas de las losas y de las vigas con el fin de transmitir las cargas hacia la cimentación.

₪ Muros: Son paredes de concreto reforzado que dada su mayor dimensión en una dirección, muy superior a su ancho, proporcionan gran rigidez lateral y resistencia en esa dirección. Algunos autores definen a los muros como (columnas anchas), suponiendo el hecho de que un muro y una columna reciben el mismo tipo de elementos mecánicos provocados por cargas de losas y vigas.

Diseño Estructural.

La estructura debe interpretarse como un sistema o conjunto de partes y componentes que se combinan ordenadamente para cumplir una función dada. El proceso de diseño de un sistema, comienza con la formulación de los objetivos que se pretende alcanzar y de las restricciones que deben tenerse en cuenta. Marginalmente se parte de consideraciones generales, que se afinan en aproximaciones sucesivas, a medida que se acumula información sobre el problema.

Idealmente el objeto del diseño de un sistema es la optimización del sistema, hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos, es decir la obtención de todas las mejores soluciones posibles. El lograr una solución óptima absoluta es prácticamente imposible, sin embargo, puede ser útil optimizar de acuerdo con determinado criterio, tal como el de peso o costo mínimo; teniendo en cuenta siempre que no existen soluciones únicas sino razonables.

Fundamentos de diseño del Concreto Reforzado por el Reglamento de Construcción del Distrito Federal (R.C.D.F.) y sus Normas Técnicas Complementarias (N.T.C.).

Diseño por Estados Límite.

El diseño por estados limite trata de lograr que las características de trabajo de un elemento estructural o de una estructura estén dentro de los límites aceptables. Para esto, una estructura o elemento estructural deja de ser útil cuando alcanza su estado limite, lo cual deja de realizar la función para la cual fue diseñada.

Se propone que la estructura está diseñada para varios tipos de estados límite. Los cuales se diferencian con respecto a su importancia, los estados límite más importantes son: Resistencia bajo carga máxima, deflexiones y ancho en grietas bajo cargas de servicio.

En cuanto a la teoría de la resistencia máxima está enfocada en el dimensionamiento de las secciones utilizando la teoría de la elasticidad, solamente para asegurar el comportamiento bajo cargas de servicio.

Para asegurar la seguridad de una estructura, se debe verificar que la resistencia de cada elemento estructural y de la estructura en conjunto sea mayor que las acciones que actúan sobre los elementos que componen la estructura.

La resistencia para la seguridad estructural de acuerdo al (R.C.D.F.), se divide en dos tipos, estos son Factores de Carga y Factores de Reducción.

₪ Factor de Carga: Este es un valor mayor a la unidad, tienen la función de amplificar la carga a un porcentaje más alto considerando su posible solicitación.

₪ Factor de Reducción: Este es un valor menor a la unidad, tiene la función de reducir la resistencia teórica de cada elemento que compone la estructura.

Estados Límite.

Se alcanza un estado límite de comportamiento en una construcción cuando ocurre una combinación de acciones, desplazamientos y niveles de fatiga que son inaceptables para el uso correspondiente al diseño de dicha construcción.

El (R.C.D.F.) clasifica los Estados Límite en Dos Grupos: Estados Limite de Falla y Estados Limite de Servicio, con referencia a al Art. 148 y Art. 149, del (R.C.D.F.). Definiendo cada uno de los estados limite de la siguiente forma.

₪ Estados Límite de Falla: Se refieren a modos de comportamiento que ponen en peligro la estabilidad de la construcción o de una parte de ella, o su capacidad para resistir nuevas aplicaciones de carga.

₪ Estados Limite de Servicio: Estos incluyen la ocurrencia de daños económicos o la presentación de condiciones que impiden el desarrollo adecuado de las funciones para las que se haya proyectado la construcción.

En cuanto al art. 148 y art. 149, esto mencionan lo siguiente:

Art. 148. Se considerara como estado límite de falla cualquier situación que corresponda al agotamiento de la capacidad de carga de la

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