estructuras isos

8/20/2019 Estructuras Isos

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CI3201: ANALISIS DEESTRUCTURASISOSTATICAS

ProfesoresLenart GonzálezRicardo Herrera

Programa CI3201n REQUISITOS : FI2001/FI2A1n OBJETIVOS : Capacitar al alumno en el análisis de estructuras

isostáticas planas y tridimensionales formadas por materiales decomportamiento elástico-lineal.

n CONTENIDO1. Introducción

1. Sistema estructurala) Definiciónb) Tipos de estructuras: estructuras uniaxiales, laminares, macizas

2. Análisis estructurala) Modelación: elementos básicos y acciones básicas

b) Principios básicos: equilibrio, compatibilidadc) Relaciones constitutivas: sistemas lineales y no linealesd) Relación análisis-diseño: estados límites de servicio – estados límtes últimos


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Programa CI3201

2. Sistema de fuerzas1. Clasificación de los sistemas de fuerzas

a) Sistema de fuerzas coplanares

b) Composición de estados de fuerzas

2. Diagrama de cuerpo libre3. Fuerzas internas

a) Clasificación de los estados de esfuerzosb) Esfuerzos en elemento uniaxialc) Diagramas de esfuerzos

d) Convenciones de signo

4. Ecuaciones de equilibrio

Programa CI3201

3. Acciones en las estructuras1. Descripción de las acciones básicas

a) Peso propio

b) Sobrecargac) Sismo, vientod) Empuje, nieve, temperatura

2. Clasificación de las acciones3. Modelación de las acciones básicas: Normas NCh

4. Estaticidad1. Clasificación de los tipos de apoyo2. Clasificación de los vínculos entre elementos3. Condiciones de estaticidad en una estructura4. Grado de indeterminación estática y geométrica


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Capítulo 1:Introducción

Diseño Estructural:

n Proceso creativo basado en conocimiento delos principios de estática, dinámica,mecánica de sólidos y análisis estructural.Producto es una estructura segura yeconómica que cumple su propósito.


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Criterios de diseño

n Costo mínimo.n Peso mínimo.n Tiempo de construcción mínimo.n Mano de obra requerida mínima.n Mínimo costo de fabricación de productos.n Máxima eficiencia de operación.

Etapas de un diseño estructural

1. Planificación.2. Estructuración preliminar.3. Definición de solicitaciones a considerar.4. Selección preliminar de elementos.5. Análisis.6. Evaluación.7. Rediseño.8. Decisión final.


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Análisis estructural

Herramienta usada durante el proceso dediseño para determinar esfuerzos y

deformaciones de una estructura sometidaa ciertas acciones

Estructura

Conjunto o sistema de elementos quetransmiten las acciones desde el punto de

aplicación de estas hasta los apoyos.

Se habla entonces de sistemas estructurales yelementos estructurales.


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Elementos Estructurales

n Unidimensionales: una dimensión es muchomayor que las otrasq Elementos que resisten tracción (cables,

elementos esbeltos)q Elementos que resisten compresión (arcos,

puntales, suelo, aisladores no apernados)q Elementos que resisten tracción y compresión

(bielas)q Elementos que resisten flexión y corte (vigas)q Elementos que resisten esfuerzo axial, flexión y

corte (viga-columnas)

Elementos Estructurales

n Bidimensionales: dos dimensiones predominantessobre la otraq Elementos que resisten acciones en el plano (muros)q Elementos que resisten acciones perpendiculares al plano

(losas)q Elementos que resisten presiones (cáscaras, membranas)

n Tridimensionales: tres dimensiones igualmenteimportantesq

Cuerpos sólidos (represa curva)


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Sistemas Estructurales

n Enrejados: formados exclusivamente porbielas, sólo resisten acciones aplicadas enlos nudos, pueden ser planos o espaciales


n Marcos rígidos: formados por vigas ycolumnas, resisten acciones en los nudos yen los elementos, pueden ser planos otridimensionales.


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n Sistemas mixtos: formados por enrejados,marcos rígidos, cables y/o arcos trabajandoen conjunto

Sistema deArriostramiento

Acciones sobre estructuras

n Fuerzasn Presionesn Desplazamientosn Cambios de temperatura


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Principios del análisis estructural

n Equilibrio estático: la estructura noexperimenta movimientos de cuerpo rígidosometida a acciones, ni puede desplazarsesin la aplicación de fuerzas externas.

n Compatibilidad: la deformación de laestructura bajo acciones externas debe ser“posible”.

Hipótesis Básicas

1. El material es homogéneo, isótropo, elástico ylineal, es decir, las deformaciones sonproporcionales a las acciones aplicadas.

2. Las deformaciones son pequeñas, el equilibriopuede plantearse en la configuración nodeformada sin incurrir en grandes errores


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Idealización Estructural

Tipos de Apoyo


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Capítulo 1:Introducción

Fundamentos del Diseño Estructural

Proceso de diseño estructuralModelos de carga Modelo estructural Modelos de resistencia

Análisis estructural

Comparar respuesta conresistencia

Cumple?No Sí Fin

Revisar diseño


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Incertezas

n Variabilidad de las solicitacionesq Cambio de usoq Estimación poco conservadora de las

solicitacionesq Mala estimación de los efectos de las

solicitaciones debido a simplificaciones excesivasdurante análisis

q Diferencias en el proceso constructivo

Incertezas

n Variabilidad de la resistenciaq Variabilidad de dimensionesq Variabilidad de la resistencia del materialq Defectos en el proceso constructivoq Deterioro de resistencia con el tiempoq Aproximación en fórmula para determinar la

resistencia


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¿Entonces?

Diseño estructural debe proveer confiabilidadadecuada para el caso de solicitaciones

mayores que las consideradas o baja (o muyalta) resistencia

Confiabilidad estructural

P

Solicitaciones

R

Resistencia

P R

Pm R m


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Filosofía de diseño

P R

Pm R m

γ⋅Pc

φ⋅R c

Indicede Confiabilidad

Ln(R/P)

[Ln(R/P)] mβ⋅σLn(R/P)

0


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Filosofías de diseño vigentes

n Diseño por tensiones admisibles (tensionesde trabajo)

n Diseño por estados límiteq Resistencia última.q Diseño plástico.q Factores de carga.q Diseño límite.q

Factores de carga y resistencia.

Método de tensiones admisibles

n Asume la misma variabilidad para todas lascargas

∑≥ in P R

γ φ

P FS R n ≥


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Método de Diseño por factores de carga y

resistencia (LRFD)Basado en:n Un modelo probabilísticon Calibración con ASDn Evaluación de experiencias previas

∑≥ iin P R γ φ

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