ESTRUCTURAS ISOST ISOSTA ATICAS
NOMBRE: Ángela Flores Carolina Calderón Deyanira Vellz Mauricio Acevedo CARRERA: Construcción civil A!"NA#$RA: Est%tica estructural &ROFEOR: Osvaldo Mata'ala FEC(A:)*+,-+./
Desarrollo: Estructura, es un conjunto de elementos con forma geométrica que unidos entre sí por medio de nodos, soportan cargas que son transmitidas a sus apoyos a través de los elementos estructurales que la integran. Apoyo es un dispositivo constructivo que permite enlazar entre si los elementos estructurales y/o sujeción entre la estructura y el sistema tierra con el propósito de evitar desplazamientos. El conjunto de elementos que integran una estructura debe de contener simultneamente! forma geométrica, sistema de cargas y sistema de apoyos. Estructuras isostticas son un conjunto de elementos en cual si se suprime una de sus ligaduras la estructura colapsa viniéndose abajo. "or ejemplo! un poste y arco de puerta.. Estructura #iperesttica! esta son estructuras que tiene varios soportes necesarios en los cuales si se corta uno sus soportes mantienen en pie la estructura. "or ejemplo arco de futbol.
$%"&' (E E'$)*+$*)A'. Estructuras planas. 'on aquellas cuando sus elementos se encuentran en un plano una representación de éstas se ejemplifica idealizando una viga simplemente apoyada que se encuentra localizada sobre el plano -, con la barra A.
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Estructuras en el espacio! 'e identifican como tales cuando al menos, uno de sus elementos se encuentra en el espacio. El marco A0&E se encuentra en el plano - y perpendicular a éste, 'obre el eje 1 se ubica el marco 23045 resultando en consecuencia una estructura en el espacio. $omando de referencia el alcance que se pretende en el anlisis de las estructuras isostticas, 'e abordan 6nicamente las estructuras planas identificando entre ellas la siguiente clasificación!
POR SU FORMA GEOMÉTRICA: 5as estructuras por su forma geométrica en el conte7to de sus elementos que las integran se +lasifican en rectas, curvas y de contacto para su identificación se indicarn en algunas las cargas y apoyos 6nicamente para su identificación. 8iga 3orizontal. 5a figura representa una viga simplemente apoyada con carga +oncentrada 9"9 y una carga uniformemente distribuida 9:9. •
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8iga %nclinada. 5a figura representa a una viga simplemente apoyada con carga +oncentrada, observando que la barra A tiene una dirección respecto al eje #orizontal en ;unción del ngulo < •
+olumnas! Es un elemento estructural vertical o inclinado. que se =uestra se esquematiza una columna vertical A con carga concentrada a7ial. •
=arcos o "órticos. Estn constituidos por un conjunto de elementos rectilíneos, 3orizontales, verticales y/o inclinados. Elementos que soportan cargas concentradas o (istribuidas como se muestra a continuación. •
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Armaduras. 5as integran un conjunto de elementos rectilíneos relativamente esbeltos que est unidos rígidamente en sus e7tremos que soportan cargas concentradas (irectamente sobre las uniones o nodos como se muestra en la figura. •
Arcos. Estn integradas por un conjunto de elementos curvos de forma circular, Elíptica o parabólica. Al respecto se muestran las siguientes figuras! •
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+ables. )ectilíneos en cuyos puntos de infle7ión soportan cargas concentradas. "arabólicos que soportan cargas repartidas, +ables que soportan su peso propio. •
POR SU SISTEMA DE APOYOS +omo ya #abíamos mencionado un apoyo es un dispositivo constructivo que permite enlazar entre si los elementos estructurales y/o sujeción entre la estructura y el sistema tierra, con el propósito de evitar desplazamientos. Estos apoyos tienen por objeto restringir los desplazamientos en alguno de los ejes en los que Este ubicado, y seg6n a los tipos de apoyo con las restricciones respectivas las clasificaremos en el plano de la siguiente manera!
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POR SU SISTEMA DE CARGAS *na primera clasificación de las estructuras por su sistema de cargas se identifican! 5as cargas e7ternas! act6an sobre la superficie del elemento estructural. 5as cargas internas! act6an dentro del elemento estructural +on base en lo anterior, cuando la estructura soporta un sistema de cargas e7terno se %dentifican! "or el tipo de carga, por su permanencia y por la forma en que act6a.
Por el tipo de carga. +argas concentradas. 'on aquellas que tienen un solo punto de aplicación +argas A7iales. 'on aquellas que estn actuando en el centro geométrico de *na sección transversal. • •
+argas no a7iales! 'on aquellas que act6an fuera del centro geométrico de *na sección transversal, generando una e7centricidad. •
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+argas distribuidas. 5a variación de la carga es constante sobre el claro 959 donde est actuando como se observa en la figura! •
+arga no uniforme. 5a variación de la carga no es constante sobre el claro 959 donde est actuando. "or ejemplo, en la figura que se muestra se distingue una carga de 8ariación lineal sobre el tramo 9a9 y con una variación cuadrtica sobre el tramo 9b9. •
"or su permanencia. 'e clasifican en cargas vivas, cargas muertas y cargas Accidentales. +argas vivas. "ara una simple identificación y un tanto coloquial, se definen como aquellas que se mueven por ejemplo en un salón de clases la carga viva esta representada por el peso de los alumnos que se e7presan en unidades de longitud al +uadrado. +argas muertas. Estn representadas por el peso propio del elemento Estructural +argas accidentales. 'on aquellas que estn representadas por la fuerza 'ísmica, por la fuerza del viento, por el peso de la nieve, etc. •
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Por la or!a e" #$e act%a": 'on las cargas activas, las cargas reactivas y las cargas internas.
Cargas acti&as. Estn representadas por el sistema de cargas e7terno >y ? m7
y ? m7@ que estn actuando sobre el elemento estructural. Cargas reacti&as. Estn representadas por las componentes de cada uno de los apoyos que soportan al elemento estructural >)A ) identificndose también como 8ínculos o reacciones. Cargas i"ter"as. 'on las que act6an dentro del elemento estructural, mismas Bue se oponen a la acción de las cargas e7ternas.
CO'DICIO'ES DE E(UI)I*RIO. En el conte7to de la teoría de la Esttica, se dice que un sistema de fuerzas se encuentra en Equilibrio cuando su resultante es igual a cero esto es!
& bien desde el punto de vista escalar! C En el espacio e7isten D ecuaciones!
C En el plano e7isten ecuaciones!
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En base de lo anterior, las condiciones de equilibrio para una estructura en el plano estn )epresentadas por tres ecuaciones que nos servirn para determinar las reacciones de apoyo. 'in embargo, a estas ecuaciones de la esttica, usualmente pueden aFadirse otras ecuaciones, llamadas GespecialesH originadas por la presencia de GarticulacionesH
5a articulación introduce una ecuación especial, a saber!
GRADO DE ISOSTATICIDAD. El Ggrado de %'&'$A$%+%(A(H de una estructura se define mediante la siguiente E7presión!
(onde! ) ?I Jumero de reacciones >depende del n6mero y del tipo de apoyos E ?I Ecuaciones de la esttica >en el plano y en el espacio D e ?I Ecuaciones especiales
.,
(e lo anteriormente e7puesto, se #a podido demostrar los tres escenarios que se pueden presentar en el anlisis de una estructura para determinar las condiciones de isostaticidad, que a manera de resumen se e7pone a continuación! 2rados de isostaticidad de una estructura
(onde! % ?I n6mero de incógnitas E ?I n6mero de ecuaciones de la esttica +A)A+$E)%1A+%&J (E 5A' +A)2A'. +omo ya #abíamos mencionado en el anlisis de estructuras las cargas se pueden analizar +omo cargas puntuales o concentradas, cargas a7iales, cargas no a7iales >con e7centricidad, cargas (istribuidas y cargas no uniformes. )E'*5$AJ$E (E +A)2A' (%'$)%*%(A' 5%JEA5=EJ$E. "ara algunos propósitos es conveniente sustituir una carga distribuida linealmente, por una fuerza concentrada >puntual seg6n sea la línea de acción, y de la misma manera saber cul es la posición de dic#a carga.
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EKE)+%+%&' )E'*E5$&'. verificar el tipo de estructura y también #allar reacciones de apoyos Ejercicio LM (adas las siguientes estructuras en el plano, determinar su grado de %'&'$A$%+%(A(.
+omo el grado de isostaticidad est definido por el n6mero de reacciones menos el n6mero (e ecuaciones de la esttica tenemos! 2 ? N ? O Estructura %'&'$A$%+A
.)
