UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE D E P A R TA TA M E N T O D E C I E N C I A S D E L A T I E R R A Y D E L A CONSTRUCCIÓN
D E B E R E S S I S T E M A S H I P E R E S TÁ TÁ T I C O S M A RT Í N G O N Z Á L E Z SEMESTRE MAR-AGO 2014 PARALELO “A”
DEBER #1 TEMA: VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS HIPERESTÁTICAS NOMBRE: MARTÍN ALONSO GONZÁLEZ POVEDA
Los sistemas hiperestáticos están definidos como aquellos sistemas que no pueden ser resueltos con las ecuaciones de equilibrio estudiadas en la estática, esto debido a que en las estructuras hiperestáticas se cuenta con un mayor número de incógnitas. Entonces debemos recurrir a la deformación del componente o estructura, que permita el planteo de ecuaciones adicionales para poder resolverlos. A partir de esto aparecen términos como ‘grado de hiperestaticidad’ que es la diferencia entre la cantidad de incógnitas existentes en el problema y la cantidad de ellas que se pueden resolver con las ecuaciones de la estática; o ´tipo de hiperestaticidad’ que puede ser de carácter externo (en vínculos) o interno (exceso de barras en un reticulado). Otro aspecto importante de las estructuras hiperestáticas es que se diferencian de los isostáticos en que se producen tensiones no solo a causa de las cargas, sino también por variación de temperatura, asientos de los apoyos y en errores de fabricación cuando hablamos de estructuras metálicas.
Dentro de las principales ventajas de este tipo de estructuras podemos mencionar las siguientes:
Ahorro en materiales: Debido a que se desarrollan menores momentos flexionantes, permiten la utilización de elementos estructurales de menor escuadría o menos dimensión. Así dichos elementos podrán resistir más carga si pertenecen a una estructura continua, esta continuidad permite además un espaciamiento mayor entre apoyos. Otro ejemplo podrá ser una menor cantidad de pilares en caso de puentes o menos columnas en edificios. Mayores factores de seguridad: Esto debido a que cuando partes de una estructura hiperestática esta sobrefatigada, éstas tienen la capacidad de redistribuir dichos sobresfuerzos a zonas menos fatigadas.
Mayor rigidez y menores deflexiones: Gracias a su continuidad son más rígidas y con mayor estabilidad ante todo tipo de cargas sean etas horizontales, verticales, móvil.
Por otro lado dentro de las principales desventajas:
Asentamiento en los apoyos: Las estructuras hiperestáticas no son convenientes en los casos donde las condiciones de cimentación sean impropias, ya que los asentamientos o ladeos, ya que por mínimos que sean repercuten cambios notables en momentos flexionantes, cortantes, esfuerzos totales y reacciones.
Aparición de otros esfuerzos: Los cambios de posición relativa de elementos estructurales causados por variación de temperatura, fabricación deficiente o deformaciones internas pro acción de carga, pueden causar cambios considerables en las fuerzas de toda la estructura. Dificultad de análisis y diseño: Debido a que no podrán determinarse las dimensiones si no se conoce antes las fuerzas que actúan en ellos. Por tanto su resolución se basa en suponer dimensiones de los elementos para dichas fuerzas, y evaluar continuamente hasta determinar un diseño ideal final.
Conclusiones Dentro de las consideraciones cuando se refiere a elegir estructuras estáticamente indeterminadas, no podemos prescindir del factor económico, ya que
al ser estructuras continuas de acero o concreto son menos costosas al no poseer articulaciones, apoyos libres entre otros que eran parte de la práctica de épocas pasadas, se busca solucionar la difícil instalación de articulaciones y otros mecanismos de apoyos necesarios para convertir un sistema hiperestático en uno isostático. Asimismo dentro del factor seguridad vemos que los sistemas hiperestáticos nos permiten una distribución de esfuerzos que alivia a las zonas más fatigadas de la estructura, y podríamos decir que al ser hiperestáticas si eliminamos el o los vínculos superabundantes se convierte primero en isostática y luego se produce el colapso de la misma. Este tipo de sistemas nos permite mayores adaptabilidades en cuestión distancias, ya que permite espaciamientos amplios entre apoyos o también al montaje en voladizo principalmente en puentes donde las condiciones de erección no son las más adecuadas.
Bibliografía
Tosone H., Cavalieri F. “ Estabilidad II”. Universidad Tecnológica Nacional,
Santa Fe.
Texto “Análisis Estructural I”. Catedra Universidad Tecnológica Nacional. Santa Fe 2006. González-Cuevas. “Análisis estructural” Linusa 2002
