Esfuerzos de elemtos estructurales
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ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS
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Esfuerzos de elemtos estructurales
- 1. Esfuerzos de Elementos Estructurales Martínez Romaníz Omar González Torres Jahaziel Dorantes Mendoza Alonso Cruz Díaz Tamine Elizabeth
- 2. ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:
- 3. 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.
- 4. Tracción Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.
- 5. Compresión Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.
- 6. Flexión Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.
- 7. Cizallamiento Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento.
- 8. Torsión Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central.
- 9. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES - Clasificación según sus dimensiones: Un elemento estructural es cada una de las partes que constituye una estructura y que posee una función resistente dentro del conjunto
- 10. LINEALES - Los elementos más sencillos que pueden identificarse en una estructura son aquellos que se moldean como líneas, o sea que tienen una de sus dimensiones mucho mayor que las otras dos. - Están sometidas a esfuerzos de flexión
- 11. PLANOS - son un grupo importante de elementos estructurales básicos, - se caracteriza por tener una dimensión muy pequeña con respecto a las otras dos y una superficie media plana. Estos elementos se identifican con el nombre genérico de placas, aunque adquieren nombres más específicos según la función estructural principal que desempeñan - Están sometidas a esfuerzos de compresion
- 12. TRIDIMENSIONALES - consiste en un sistema compuesto de tres o mas elementos estructurales conformados, entrelazados entre si, formando una o varias triangulaciones las cuales nos permiten absorciones de fuerzas y movimientos en los tres ejes; x, y, z.
- 13. Ejemplos Vigas y viguetas : son piezas o barras horizontales, con una determinada forma en función del esfuerzo que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Están sometidas a esfuerzos de flexión.
- 14. Ejemplos Pilar o columna: son barras apoyadas verticalmente, cuya función es la de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresión y pandeo. Los pilares suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular.
- 15. Ejemplos Cimientos : son los elementos encargados de soportar y repartir en la tierra todo el peso de la estructura, impidiendo que ésta sufra movimientos importantes. Soporta esfuerzos de compresión.
- 16. Ejemplos Tirantes y tensores son elementos constructivo que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción. Tienen como misión dar mayor rigidez y resistencia a la estructura. Pueden ser barras o cables
- 17. DEFORMACIÓN La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.
- 18. DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación. Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.
- 19. LOSA Una losa de cimentación es una placa de hormigón apoyada sobre el terreno la cual reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superficie de apoyo
- 20. En las losas la acción de las cargas es sensiblemente normal al plano medio, en consecuencia se producirá el descenso de los puntos que no pertenecen a los apoyos configurándose una superficie deformada que en la mayoría de los casos es de doble curvatura. La superficie deformada presenta características derivadas de las condiciones de apoyo, carga o forma de la planta de la losa. Los apoyos podrán ser puntuales o lineales y estos paralelos o concurrentes; las cargas superficiales, lineales o puntuales y la forma de la planta cualquiera.
- 21. El estudio de un caso particular, una losa de planta rectangular simplemente apoyada en todo su perímetro y cargada uniformemente, permite establecer criterios de comportamiento y modelos de análisis que resultarán luego extrapolables a otros casos más complejos. Para comprender el comportamiento de esta losa se la modeliza como dos conjuntos de fajas perpendiculares entre sí. Cada elemento de superficie de la losa pertenece a los dos sistemas de fajas y por lo tanto el total de carga que actúa sobre él influye en la deformación de las dos fajas que lo atraviesan, produciéndose descargas en las cuatro zonas de apoyo de las fajas.
- 22. Las dos fajas se curvan, se flexan. Se visualiza así el trabajo a flexión en más de una dirección que es característico de las placas apoyadas en todo su contorno. La deformación de las dos fajas centrales presenta una curvatura análoga a la que se produce en un tramo lineal (viga), igualándose los descensos máximos.
- 23. Para el resto de las fajas la deformación que se produce no es solamente una curvatura (flexión) sino que también resultan alabeadas (torsionadas) debido a que la compatibilidad de deformaciones entre los dos conjuntos de fajas hace que las secciones de una faja, tal como la que se grafica, giren con respecto a las de los apoyos que permanecen con sus lados en posición horizontal y vertical. La capacidad resistente de las placas surge por lo tanto no solamente de su rigidez flexional, la resistencia a curvarse en ambas direcciones, sino también de la rigidez torsional es decir la resistencia a alabearse
- 24. Por lo tanto si se toma un trozo de losa, de lados uno, sobre el que actúa una carga “p” se debe plantear que el equilibrio de ese trozo se logra por la existencia de momentos flectores M, fuerzas cortantes V y momentos torsores T.