ELEMENTOS A ESCALA Y SU FUNCIÓN EN SU DISEÑO ESTRUCTURAL

Universidad de San Carlos de Guatemala[pic 1]

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Área de Estructuras

Laboratorio de Concreto Armado 1

ELEMENTOS A ESCALA Y SU FUNCIÓN EN SU DISEÑO ESTRUCTURAL

Diego Andrés de León Robledo

201513745

Guatemala, 08 de Febrero del 2018

ÍNDICE

Contenido

ÍNDICE        2

INTRODUCCIÓN        3

OBJETIVOS        4

Objetivo General        4

Objetivos Específicos        4

MARCO TEÓRICO        5

∙        Modelo Estructural        5

o        Modelos Elásticos        5

o        Modelos Indirectos        5

o        Modelos directos        5

o        Modelos de Resistencia        6

o        Modelos para efectos de viento        6

o        Modelos dinámicos        6

∙        Selección de la Escala Geométrica        6

∙        Proceso de la modelación Física        7

∙        Exactitud de la modelación física        7

∙        Análisis dimensional y similitud        8

CONCLUSIONES        9

RECOMENDACIONES        10

ANEXOS        10

BIBLIOGRAFÍA        12

INTRODUCCIÓN

En lo que a diseño estructural se refiere, la experimentación sobre modelos a escala ha sido utilizada durante varios años por distintos países desarrollados. Es comúnmente utilizada para el diseño de puentes, cubiertas, estructuras sometidas a vientos y a sismos, y estructuras cuyo comportamiento sea difícil de predecir.

Un modelo estructural es una representación física de una estructura o miembro de una estructura a escala reducida, la cual se desea ensayar para comprender su análisis, diseño, deformación, esfuerzos y forma de falla, que sirve como complemento a la mecánica e ingeniería estructural, para el diseño de estructuras.

En este trabajo se presentan los tipos de modelos estructurales que existen, las condiciones en que se deben usar y las escalas geométricas que se deben seleccionar. También se presentan los pasos que se deben seguir para el correcto modelado físico.

OBJETIVOS

Objetivo General

Conocer la función de los elementos a escala en el diseño estructural.

Objetivos Específicos

• Definir los tipos de modelos estructurales que existen.
• Aprender a seleccionar la escala geométrica correcta.
• Comprender el proceso de la modelación física.

MARCO TEÓRICO

• Modelo Estructural

Un modelo estructural es una representación física de una estructura o miembro de una estructura a escala reducida, la cual se desea ensayar para comprender su análisis, diseño, deformación, esfuerzos y forma de falla, que sirve como complemento a la mecánica e ingeniería estructural, para el diseño de estructuras. El modelo que se diseña y se construye es útil para verificar los análisis elásticos y para retratar el comportamiento de la estructura a investigar bajo condiciones de carga, tales como: estáticas, simulación sísmica, efectos térmicos y fuerzas de viento.

Los modelos estructurales pueden ser clasificados y denominados de diversas maneras, que normalmente van en función de la utilidad del modelo y el tipo de resultados que se quiere obtener. Las clasificaciones más típicas son:

• Modelos Elásticos

Tienen una similitud directa con el prototipo, pero se hacen de materiales homogéneos y elásticos que no son necesariamente los mismos del prototipo. Los resultados están restringidos al comportamiento elástico del prototipo y no pueden predecir un comportamiento inelástico. En modelos de concreto no predicen agrietamiento, pero si el del acero.

• Modelos Indirectos

Es una forma especial del modelo elástico que es usado para obtener diagramas de influencia para reacciones y para esfuerzos, momentos, fuerzas axiales y fuerzas de corte internas resultantes. La aplicación de cargas a modelos indirectos no tiene ninguna correspondencia con las cargas aplicadas al prototipo, pues los efectos de carga son obtenidos de la superposición de los valores en los diagramas de influencia.

• Modelos directos

Tienen similitud directa con el prototipo en todos los aspectos, y las cargas se le aplican de la misma manera que al prototipo. Los esfuerzos y deformaciones totales y unitarias en el modelo bajo condiciones de carga, son representativos de las que ocurren en el prototipo. Debe satisfacer las leyes de similitud entre los materiales y esto representa el mayor problema en este tipo de modelos.

• Modelos de Resistencia

Son modelos directos hechos de materiales similares a los del prototipo, de tal manera que el modelo predecirá el comportamiento del prototipo para todas las cargas, incluso hasta el instante de la falla. En este tipo de modelos ya no es válido el sistema de superposición.

• Modelos para efectos de viento

Existen distintas maneras para clasificar la modelación para efectos de viento. Se pueden utilizar modelos de forma donde se pueden medir bien las fuerzas totales o las presiones sobre la estructura, y modelos aeroelásticos donde se modela tanto la forma como la rigidez del prototipo. En estas últimas se puede medir la deformación inducida por el viento y la interacción dinámica de la estructura con el viento.

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