Vinculos De Una Estructura

Introducción.

Las estructuras se componen de una o más piezas ligadas entre sí y al medio exterior, de modo de formar un conjunto estable. Esto es, un conjunto capaz de recibir cargas externas, resistirlas internamente y transmitirlas a sus apoyos, donde esas fuerzas externas encontrarán su sistema estático equilibrante.

La estructura es la parte de la edificación encargada de garantizar la estabilidad y funcionalidad de una construcción, debiéndose adaptar para ello, a la geometría global de la misma, determinada en muchos de los casos por requisitos de operación o aspectos arquitectónicos. Así, resulta más que evidente la importancia que tiene el análisis estructural, como previsor del comportamiento que presentara una edificación ante las cargas que puedan solicitarle durante su vida útil. El diseño de una edificación puede ser visto desde dos perspectivas: Como una herramienta que nos proporciona una respuesta global de la edificación ante diferentes cargas, convirtiéndose así, en un mecanismo que permite confirmar la eficiencia y aptitud de la configuración de los elementos que integran nuestro sistema estructural; y por otra parte, nos permite determinar la magnitud de las fuerzas y deformaciones de forma individual en cada uno de los elementos, lo que nos permite validar la necesidad y medir la contribución de cada uno, en la estabilidad y respuesta de la edificación.

De forma general podemos enunciar como objetivos del análisis Representar mediante un modelo matemático un sistema Estructural: físico real. Determinar la respuesta del modelo matemático sometido a un conjunto de cargas.

¿Que son vínculos de una estructura?

Los vínculos en una estructura son los mecanismos de unión entre los diferentes miembros que la constituyen. Un vínculo no siempre es una pieza en especial, puede ser la simple unión o continuidad de los elementos estructurales. Lo importante en ellos es que definen los tipos de acciones y reacciones que habrán de surgir entre los elementos que se unen. Es toda condición geométrica que limita o restringe la movilidad de un cuerpo. De acuerdo a su ubicación en la estructura, los vínculos pueden ser externos o internos, los vínculos externos son aquellos que vinculan el cuerpo con la tierra, los vínculos internos son aquellos que vinculan cuerpos entre si.

Ejemplo.

Tipos de restricciones en los vínculos.

De acuerdo al tipo de limitación a la movilidad del cuerpo al que están unidos, los vínculos pueden ser de:

- primera clase (rodillo o articulación).

- segunda clase (articulación fija y empotramiento).

- tercera clase (empotramiento fijo).

Ahora:

Apoyo Articulado Fijo: 3 rotaciones libres, 3 desplazamientos restringidos (3 grados de libertad en el espacio). 1 Rotación libre, dos desplazamientos restringidos (2 grados de libertad en el plano).

Apoyo Articulado Móvil: 3 rotaciones libres, 1 desplazamiento libre, 2 desplazamientos restringidos (2 grados de libertad en el espacio). 1 rotación libre, 1 desplazamiento restringido (1 grado de libertad en el plano).

Apoyo Empotrado: 3 rotaciones restringidas, 3 desplazamientos restringidos (6 grados de libertad en el espacio). 1 rotación restringida, 2 desplazamientos restringidos (3 grados de libertad en el plano).

Apoyo Libre: 3 rotaciones libres, 3 desplazamientos libres en el espacio. 1 rotación libre, 2 desplazamientos libres en el plano.

El número de grados de libertad es el número de ecuaciones necesarias para describir el sistema. Los desplazamientos restringidos son los desplazamientos (o fuerzas) desconocidos por lo tanto necesitamos una ecuación para definir cada una de esas coordenadas.

Estructuras isostáticas.

Las estructuras isostáticas son aquellas que sus reacciones pueden ser calculadas con las ecuaciones de la estática:

ΣF=0

ΣM=0

Es decir; La sumatoria de las fuerzas en los planos (x, y, z) es igual a cero y la sumatoria de los momentos en los planos (x, y, z) es igual a cero.

De una forma un poco más técnica podemos decir que una estructura isostática posee igual número de ecuaciones que de incógnitas, por lo cual, se puede resolver mediante un simple sistema de ecuaciones lineales o por los métodos básicos ya conocidos (Por ejemplo: Suma y resta, sustitución, regla de Crammer, entre otros).

Ejemplo:

Una estructura isostática sería un poste de luz cuya base está empotrada en el suelo. Las reacciones que tiene en la base son las mínimas para que no se deslice o gire.

RA, RB, RC, RA, RB, RC.

Ejemplo 2:

GIE = (3B) – (3NL + DtbDtA)= 9 – (3 + 3 3) = 0

GIE = (3B) – (3NL + DtbDtA)= 18 – (12 + 5 1) = 0

Estructuras hiperestáticas.

Se conoce como estructura hiperestática, a aquella estructura que se encuentra en equilibrio, destacando que las ecuaciones que expone la estática no son suficientes para saber las fuerzas externas y reacciones

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