Las Estructuras isostaticas.

¿Qué es una estructura?

Una estructura es un conjunto de elementos simples que mantienen su forma y unidad dispuestos de tal forma que permiten soportar cargas resultantes de su uso y de su propio peso sin romperse; otras partes del sistema o mecanismos.

Capaces de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a la otra.

¿Para qué sirven las estructuras?

Sirven para Soportar peso:

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Salvar distancias: 

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Proteger objetos:

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Para dar rigidez a un elemento:

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Clasificación de las Estructuras

Las estructuras son de dos tipos: Naturales y Artificiales.

Estructuras Naturales:

Son aquellas creadas por la naturaleza, sin intervención del hombre y aquellas que se refieren al esqueleto o estructura ósea.

Algunos ejemplos de estas estructuras son: las formaciones pétreas, el caparazón de un animal o la estructura de un árbol.

Las estructuras artificiales hacen referencia a las inquietudes y necesidades del hombre por cambiar el medio en que se desenvuelve, inventa y construye sistemas estructurales que en cada momento le resuelven los problemas que se le presentan.

Los ejemplos más usuales de este tipo de estructuras son los puentes y edificios, aunque los podemos encontrar en la mayoría de los objetos realizado por el hombre.

A la hora de diseñar una estructura esta debe de cumplir tres propiedades principales: ser resistente, rígida y estable.

Resistente para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida, rígida para que lo haga sin deformarse y estable para mantenerse en equilibrio sin volcarse o caerse.

También se clasifican en estructuras fijas y móviles

Estructuras móviles:

Serían todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede ser un puente levadizo, bisagras, bielas, etc.

Estructuras fijas:

Son todas aquellas estructuras que no pueden sufrir desplazamientos o son mínimos.

Estructuras Mixtas:

Son todas aquellas estructuras que constan de una parte fija y otra parte móvil, como una mesa, cuyas dos patas delanteras o traseras tienen ruedas en sus extremos.

Tipos de Cargas

Carga:

Es el peso, fuerza que va a resistir la estructura y que también son llamadas fuerzas externas.

Y la fuerza es la capacidad que tiene un objeto de caer por su propio peso al suelo.

Cargas muertas:

Son aquellas que se mantienen en constante magnitud y con una posición fija durante la vida útil de la estructura, la mayor carga muerta generalmente es el propio peso de la estructura. Ejemplo; Rellenos, acabados de entrepiso, cielos rasos, columnas, vigas, losas, etc.

Cargas Vivas:

Son las que son ejercidas por la fuerza del viento, maquinarias, mobiliario, materiales y mercancía almacenada así como los cambios de temperatura.

Cargas accidentales:

Son cargas que pasan rápido por la estructura, son cargas inerciales causadas por movimientos sísmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las características dinámicas del suelo.

Clasificación de las cargas

Según el tiempo de aplicación

Permanentes: 

Son las que duran toda la vida útil de la estructura, comprende el peso propio de la estructura y de todas las partes rígidas de la construcción (Estructura, instalaciones, cerramientos, revestimientos, etc.)

Accidentales:

Son aquellas cuya magnitud y/o posición puede variar a lo largo de la vida útil de la estructura, actúan de forma transitoria (Viento, personas, muebles, terremotos, etc.)

Estáticas:

Son las que no cambian nunca su estado de reposo o lo hacen lentamente en el tiempo (Cerramientos, instalaciones, viviendas, etc.)

Dinámicas:

Son las que varían rápidamente en el tiempo, son las que durante el tiempo que actúan están es estado de movimiento.

Móviles:

Son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es perpendicular con la dirección en que se produce la carga (Desplazamiento de un vehículo, grúa, tren, etc.)

De Impacto:

Son aquellas en las cuales la dirección del movimiento coincide con la dirección en que se produce la carga, se caracteriza por un tiempo muy breve (Choque de un vehículo, movimiento sísmico, público saltando sobre gradas en estadio deportivo, etc.)

Según la ubicación en el espacio

Concentradas o puntuales:

Son las que actúan sobre una superficie muy reducida con respecto a la total (Anclaje de un tensor, una grúa sobre la vía, etc.)

Distribuidas:

Son aquellas que mantienen el mismo valor en toda su expansión (Peso de una losa, público en una sala de espectáculos, etc.)

Según la intensidad de la aplicación

De Viento:

Es una carga difícil de determinar, depende de la velocidad, ubicación geográfica, altura y forma de la construcción

De Sismo:

Son vibraciones simultáneas en forma vertical y horizontal (Intensas) Se transmite a través de las fundaciones.

Apoyos en el plano y en el espacio

TIPOS DE APOYOS

Parte del modelado van en la representación de los soportes o apoyos, estos nos proporcionan estabilidad impidiendo el movimiento.

Los tipos de apoyo se clasifican por la cantidad de grados de libertad que restrinjan.  Van desde los más simples que restringen un solo grado de libertad hasta los más complejos que restrinjan seis grados de libertad en el espacio.

Los más simples son rodillos, superficies lisas, uniones con cables, apoyos basculantes, etc.

Al segundo tipo, aquellos que restringen dos grados de libertad, pertenecen las articulaciones, las superficies rugosas, las rotulas, etc.

Al tercer tipo y último en estructuras planas pertenecen los empotramientos

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Estaticidad

La Estaticidad de las estructuras hace referencia principalmente a la capacidad de estabilidad de un mecanismo en el cual se toman en cuenta las fuerzas que actúan sobre éste mismo. En donde a su vez para formar parte de esa Estaticidad debe de haber además de la estabilidad, una parte de confort para quien necesita el mecanismo o lo va a manipular.

Armaduras

Cuando se habla de solucionar una estructura, se habla de encontrar las relaciones entre las fuerzas aplicadas y las fuerzas de reacción, las fuerzas internas en todos los puntos y las deformaciones.

Para estructuras estáticas sólo es necesario plantear las ecuaciones de equilibrio para encontrar fuerzas de reacción y que éstas no sobrepasen en número a las ecuaciones de equilibrio.

Cuando determinas las reacciones, puedes proceder a encontrar las fuerzas internas por equilibrio de secciones y de ahí encontrar las deformaciones por los métodos de secciones o de los nudos.

En la solución de estructuras estáticamente indeterminadas tienes que solucionar simultáneamente las ecuaciones de equilibrio, compatibilidad de deformaciones y las de relaciones de fuerzas y los desplazamientos. La manera como se manipulan estos tres tipos de ecuaciones en el proceso de solución determina el método.

Una armadura es una estructura compuesta de miembros esbeltos unidos entre sí en sus puntos extremos. Los miembros usados comúnmente en construcción consisten en puntales de madera o barras metálicas. Las conexiones en los nudos están formadas usualmente por pernos o soldadura en los extremos de los miembros unidos a una placa común, llamada placa de unión, o simplemente pasando un gran perno o pasador a través de cada uno de los miembros.

Armaduras planas

Las armaduras planas se tienden en un solo plano y a menudo son usadas para soportar techos y puentes. La siguiente armadura mostrada es ejemplo de una armadura típica para techo. La carga del techo es transmitida a la armadura en los nudos por medio de una serie de largueros, como la carga impuesta actúa en el mismo plano que la armadura, el análisis de las fuerzas desarrolladas en los miembros de la armadura es bidimensional.

Hipótesis de diseño

Para diseñar los miembros y las conexiones de una armadura, es necesario determinar primero la fuerza desarrollada en cada miembro cuando la armadura está sometida a una carga dada. Con respecto a esto, se formularán dos importantes hipótesis:

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