Ley De Hooke

Comportamiento Estructural

Análisis Estructural

El análisis de una estructura es el proceso sistemático que concluye con el conocimiento de las características de su comportamiento bajo un cierto estado de cargas; se incluye, habitualmente, bajo la denominación genérica de estudio del comportamiento tanto el estudio del análisis de los estados tensional y deformaciones alcanzados por los elementos y componentes físicos de la estructura como la obtención de conclusiones sobre la influencia recíproca con el medio ambiente o sobre sus condiciones de seguridad.

En general la comprobación ante cada análisis se realiza en dos fases: determinación de los efectos de las acciones (esfuerzos y desplazamientos de la estructura) y comparación con los correspondientes estados límites. Son admisibles los siguientes procedimientos:

1) Los basados en métodos incrementales que, en régimen no lineal, adecuen las características elásticas de secciones y piezas al nivel de esfuerzos actuantes.

Tipos de fallas

• Por sobrecarga: la resistencia del material es insuficiente y se despedaza, desgarra, rasga o rompe (esfuerzos permisibles de cada material.

• Por deformación excesiva: la rigidez de la estructura es insuficiente y se deforma grandemente, tiene curvatura excesiva, vibra intensamente o se pandea (módulo de elasticidad de cada material).

Tipos de esfuerzos

Existen dos tipos de esfuerzos fundamentales:

• Esfuerzo normal (axial): son esfuerzos paralelos al eje del elemento, pueden ser de compresión o de tracción o de ambos en simultáneo (flexión).

• Esfuerzo tangencial (cortante): son esfuerzos perpendiculares al eje del elemento, que tienden a desplazar una porción del elemento respecto del otro.

2) Los que se basan en métodos de cálculo en capacidad. Por ejemplo para el dimensionado de las uniones se puede partir no de los esfuerzos del análisis global sino de los máximos esfuerzos que les transmitan las piezas a conectar. Estas acciones son las siguientes:

• Acción gravitatoria: peso propio, carga permanente, sobrecargas y movimientos forzados.

• Acciones térmicas: flujo de calor por conducción, convección o radiación y transitorios térmicos.

• Acciones reológicas: retracción y fluencia.

• Acción del terreno: empujes activos y asientos.

En el cálculo de estructuras generalmente se supone que las cargas actuantes varían lentamente alcanzando su valor final (valor de cálculo) en un periodo de tiempo lo suficientemente grande como para que la aceleración de un punto del sistema no genere fuerzas de inercia que hayan de tenerse en cuenta. Sin embargo, existen algunas acciones sobre las estructuras que por la velocidad con la que inciden dan lugar a la aparición de fuerzas de inercia que han de tenerse en cuenta en el equilibrio de fuerzas que, en cada instante, ha de existir en todos los puntos del sistema. Estas acciones son las siguientes:

• Vibraciones

• Viento

• Sismos

• Impactos

• Ondas de explosiones.

La respuesta de la estructura a estas acciones variables con el tiempo depende, obviamente, del tiempo pero su respuesta es, en general, de tipo transitorio es decir que la vibración desaparece ("se amortigua") con el tiempo.

Fuerzas internas y externas

Se distinguen dos tipos de fuerzas actuando en un cuerpo: las externas y las internas.

Fuerzas Externas.

Las externas son las actuantes o aplicadas exteriormente y las reacciones o resistentes que impiden el movimiento.

Fuerzas externas: representan la acción que ejercen otros cuerpos sobre el cuerpo rígidos, son las responsables del comportamiento externo del cuerpo rígido, causarán que se mueva o aseguraran su reposo.

Se puede concluir que cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo rígido puede ocasionar un movimiento de traslación, rotación o ambas siempre y cuando dichas fuerzas no encuentren ninguna oposición.

Fuerzas Internas.

Las internas son aquellas que mantienen el cuerpo o estructura como un ensamblaje único y corresponden a las fuerzas de unión entre sus partes.

Las fuerzas internas son las que están en el interior de los elementos y son las que mantienen unidas todas las partes del cuerpo (1).

Algunas fuerzas se distribuyen sobre superficies tan reducidas que reciben el nombre de fuerzas o cargas puntuales, como las ejercidas por las ruedas de los vehículos aplicadas sobre un punto.

En general en las estructuras suelen diferenciarse las acciones constantes, que actúan o pueden actuar en todo momento o durante largos períodos de tiempo tales como:

 El propio peso

 La carga permanente (pavimentos, muros de fachadas, barandillas, etc.)

 El peso y el empuje del terreno.

De las acciones variables que pueden actuar o no y que son:

 La sobrecarga de uso (personas, vehículos, presión de un líquido sobre las paredes de un

 Depósito, cte.)

 Las acciones de viento

 La sobrecarga provocada por la nieve

 Las acciones sísmicas

Determinadas acciones tales como las térmicas y los asientos de las cimentaciones no son fuerzas externas, pero no obstante provocan, al igual que éstas, tensiones, o fuerzas internas al obligar a las estructuras a que realicen determinados desplazamientos.

Las estructuras proporcionan un soporte, apoyo o una resistencia a la deformación que experimentan los cuerpos cuando se aplica una fuerza externa sobre ellos.

La aplicación de fuerzas externas o cargas sobre un cuerpo produce tensiones internas en su estructura que reciben el nombre de esfuerzo.

Según la dirección y el sentido de las fuerzas, los esfuerzos se pueden clasificar en:

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