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Instituto Universitario de Tecnología “Antonio José de Sucre” Extensión Barquisimeto Departamento de tecnología

Fundamento de Estructura

Nombre: Jhon Carieles C.I.: 23.488.578 Esc.: Diseño de obras

Junio 2013


Describa la historia de las estructuras La Arquitectura nació de la necesidad de refugio para el hombre y pronto se convirtió en expresión fundamental de su capacidad tecnológica y de sus objetivos espirituales y sociales. La historia de la Arquitectura documenta el ingenio humano, en su sentido de la armonía y sus valores; es una profunda reflexión acerca de las complejas motivaciones de los individuos y las sociedades. Los grupos humanos paleolíticos eran nómadas, buena parte de los neolíticos también, o eran semis dentarios. Debieron existir, además de los Refugios en cuevas. La arquitectura monumental más antigua que se conoce son los llamados megalitos que son (EL Menhir, EL Dolmen, Las Talayots y Las Navetas). ha sido siempre parte importante en arquitectura Cada vez que se ha querido cerrar algún espacio para refugio de una familia, rendir cultos, comerciar, hacer política, etc.Se han usado diversos materiales para dar forma a las estructuras, para que estas puedan resguardar y resistir las adversidades de la naturaleza, sin olvidar la belleza arquitectónica y los costos que implica. Cuando una estructura es incorrecta desde el punto de vista estético inevitablemente el ojo del espectador captará esto, pero no es sencillo explicar que este problema de estética tiene que ver con la estructura. El conocimiento de las estructuras por parte del arquitecto es altamente deseable.de las estructuras

¿Cuáles son las cargas que actúan sobre las estructuras? CARGAS GRAVITACIONALES: Cargas muertas, Cargas vivas, Cargas vivas en puentes, Cargas de viento, Cargas de sismo, Cargas debidas a cambios de temperatura, Cargas por presión hidrostática y empuje de tierras, Cargas muertas Son cargas permanentes y que no son debidas al uso de la estructura. En esta categoría se pueden clasificar las cargas correspondientes al peso propio y al peso de los materiales que soporta la estructura tales como acabados, divisiones, fachadas, techos, etc Cargas vivas Corresponden a cargas gravitacionales debidas a la ocupación normal de la estructura y que no son permanentes en ella. Debido a la característica de movilidad y no permanencia de esta carga el grado de incertidumbre en su


determinación es mayor. La determinación de la posible carga de diseño de una edificación ha sido objeto de estudio durante muchos años y gracias a esto, por medio de estadísticas, se cuenta en la actualidad con una buena aproximación de las cargas vivas de diseño según el uso de la estructura Cargas vivas en puentes Los tipos de cargas vivas considerados en el diseño de puentes se resumen en: carga de camión y carga de vía, carga de impacto y carga de frenado. La carga de camión considera el peso de un camión como un conjunto de cargas puntuales actuando con una separación y repartición que representa la distancia entre ejes (ruedas) de un camión de diseño. La carga de vía corresponde a una carga distribuida y representa el peso de vehículos livianos circulando por el puente. Se pueden combinar la carga de vía y la de camión en una misma luz de un puente, esto representa un puente cargado con carros livianos y entre ellos un camión. El esquema general de la carga de vía mas camión es el siguiente. (lane load, truck load)

Cargas de viento El viento produce una presión sobre las superficies expuestas. La fuerza depende de: -densidad y velocidad del viento -ángulo de incidencia -forma y rigidez de la estructura -rugosidad de la superficie -altura de la edificación. A mayor altura mayor velocidad del viento Cargas de sismo El sismo es una liberación súbita de energía en las capas interiores de la corteza terrestre que produce un movimiento ondulatorio del terreno.


Este movimiento ondulatorio se traduce en una aceleración inducida a la estructura que contando esta con su propia masa y conociendo la 2da ley de Newton se convierte en una fuerza inercial sobre la estructura. Es inercial porque depende directamente de la masa de la estructura sometida al sismo Cargas debidas a cambios de temperatura Los cambios de temperatura producen dilataciones o contracciones en la estructura general y en sus elementos componentes. Estos cambios pueden producir o no fuerzas adicionales dependiendo del grado de restricción de la estructura y de sus elementos. Cargas por presión hidrostática y empuje de tierras Por la Ley de Pascal sabemos que la presión que ejerce un líquido sobre las paredes que lo contienen es proporcional a la profundidad y al peso específico del líquido contenido. Los suelos ejercen sobre las superficies una presión similar a los líquidos pero de menor magnitud. La presión se representa entonces como una carga triangular

Donde: γ: peso específico del líquido o del líquido equivalente que representa al suelo. γequivalente=ka. γsuelo, donde ka es menor que 1 h: altura

Diga las componentes rectangulares de un vector En general, las componentes de un vector son otros vectores, en direcciones particulares. El eje de referencia principal más utilizado es el plano cartesiano. Según éste marco de referencia, las componentes horizontales son vectores en dirección al eje x y las componentes verticales son vectores en dirección al eje y.


Las magnitudes de las componentes se encuentran relacionadas con la magnitud del vector principal por medio del teorema de pitágoras, tomando como catetos las componentes, y como hipotenusa el vector principal. La dirección del vector principal relaciona también a las magnitudes de las componentes por medio de las relaciones trigonométricas conocidas para un triángulo rectángulo simple. Las relaciones más utilizadas son el seno, coseno y tangente.

Ejemplo. Encuentre la magitud de las componentes en x e y del vector (3.5 u,60º).

La componente en x se puede encontrar fácilmente utilizando la relación del cosena:

Resolviendo: Componente en x = (3.5 u)*cos(60º) = 1.75 u. De manera similar, se puede encontrar la magnitud de la componente en y por medio de la relación del seno; pero además se conoce la magnitud del vector principal, lo cual permite utilizar el teorema de pitágoras:

Resolviendo:

Componente en y = 3.03 u


En general, las componentes de un vector pueden verse como efectos o proyecciones a lo largo de los ejes x e y. Considere el vector V. Podemos escribir las componentes en x e y del vector V en términos de su magnitud V y su dirección θ: - Componente en x, o Vx = V cos θ - Componente en y, o Vy = V sen θ donde θ es el ángulo, medido en dirección antihoraria, entre el vector V y el lado positivo del eje x.

Explique la relación entre la carga, la fuerza cortante y el momento flector Si una viga sostiene más de dos o tres cargas concentradas, o cuando soporta cargas distribuidas, la elaboración del diagrama de fuerza cortante y momento flector, se simplificarán en gran medida si se toman en consideración ciertas relaciones que existen entre la carga, la fuerza cortante y el momento flector. Considérese una Viga simplemente apoyada, AB que soporta una carga distribuida w por unidad de longitud, Relación entre la Fuerza Cortante y el Momento Flector dM/dx= V

Cómo se clasifican las estructuras Naturales. Son las que encontramos en la naturaleza: el esqueleto de un vertebrado, el tronco de los árboles, el caparazón de las tortugas, un nido de ave Artificiales. Son aquellas proyectadas y construidas por el hombre; en ellas nos encontramos con un conjunto de elementos sencillos dispuestos de forma tal que son capaces de soportarse a sí mismas y a otros objetos dispuestos sobre ellas. Las estructuras han de tener estabilidad (no han de caerse o volcar con facilidad) y han de ser rígidas, estos es, han de soportar sin romperse o deformarse en exceso determinadas cargas o esfuerzos para las que han sido diseñadas Dentro de las estructuras artificiales podemos diferenciar: . Estructuras masivas.-Las primeras estructuras se formaban acumulando material, sin dejar apenas huecos, colocando bloques de piedra o arcilla unos encima de


otros o excavando en la roca. Para las ventanas o huecos se utilizaban los dinteles de piedra o madera. Los dinteles constan de una viga horizontal colocada sobre dos soportes verticales, normalmente con la finalidad de dejar un hueco debajo de ellas. También se denomina viga o cargadero Estructuras abovedadas.-El descubrimiento del arco y la bóveda permitió cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en la estructura. Una bóveda es el resultado de situar varios arcos uno a continuación de otro (bóveda de cañón) o de entrecruzarlos y rellenar los espacios intermedios (bóveda de crucería)

Estructuras laminares o de carcasa Las estructuras de carcasa están constituidas por láminas resistentes que envuelven al objeto, formando una caja o carcasa que protege y mantiene en su posición a las piezas que lo componen. Ejemplos de estructuras de carcasa son las carrocerías y fuselajes de coches y aviones, y la mayoría de los envases como botellas de plástico o tetrabricks . Estructuras de armadura o armazón. Estructuras formadas por elementos alargados como perfiles, barras, tubos, pilares, vigas, viguetas, travesaños o columnas unidas entre sí para formar una especie de esqueleto o armazón. Según la disposición de sus elementos, estas estructuras pueden clasificarse a su vez en: Estructuras entramadas.-Son las estructuras utilizadas en la construcción de edificios y viviendas. Está constituida por barras de hormigón o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado. Cada parte de la estructura tiene una misión específica. Por debajo del suelo que pisamos hay un forjado de de hormigónque transmite nuestro peso y el de todos los objetos existentes en el piso hacia las vigas, elementos horizontales con forma de prisma rectangular y sometidas a un esfuerzo de flexión . Estructuras trianguladas.- Se caracterizan por la disposición de barras formando triángulos. Resultan muy resistentes y ligeras a la vez. Estructuras colgantes soportan el peso de la construcción mediante cables o barras que van unidos a soportes muy resistentes. Estos cables se llaman tirantes y cuando su longitud se puede regular, tensores. Los tirantes sólo soportan esfuerzos de tracción, pero tienen la ventaja de poder adaptar su forma a las cargas que reciben en cada momento


¿Cuáles son las acciones o cargas sobre una estructura? Explique los fundamentos de los sistemas estructurales y su clasificación Clasificación de Sistemas Estructurales Los sistemas estructurales se agrupan en las siguientes categorías: BARRAS. Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya seccióntransversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños . SISTEMA DE ARMADURAS Una estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nudos se puede estabilizar demanera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido . Para ser establesinternamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones:- Uso de juntas rígidas- Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patronesrectangulares cooplanares o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía . Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un plano,se llama armadura . Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de celosía . SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULA: El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso decompresión interna solamente . El perfil del arco puede ser derivado geométricamente de lascondiciones de carga y soporte . Para un arco de un solo claro que no está fijo en la forma dresistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuidasobre todo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola


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