Estructuras II Construcción Civil, VIII Semestre.

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1 Estructuras II Construcción Civil, VIII Semestre.
Definiciones y cálculos de cargas. Cristopher Rodriguez/Rafael Reyes/Germán Baez.

2 Carga Dinámica Carga que se aplica a una estructura, a menudo acompañada de cambios repentinos de intensidad y posición; bajo la acción de una carga dinámica, la estructura desarrolla fuerzas inerciales y su deformación máxima no coincide necesariamente con la intensidad máxima de la fuerza aplicada.

3 Carga Dinámica. Una acción tiene carácter dinámico cuando su variación con el tiempo es rápida y da origina fuerzas de inercia comparables en magnitud con las fuerzas estáticas. Algunas fuentes importantes de vibraciones estructurales son: - sismos - viento - olas y corrientes de agua - explosiones e impactos - cargas móviles (vehículos, personas, etc.)

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5 Carga Dinámica Ecuaciones de movimiento.
Las ecuaciones de movimiento son las expresiones matemáticas que gobiernan la respuesta dinámica de las estructuras. Pueden obtenerse a partir de cualquiera de los principios de la mecánica clásica: Principio de Hamilton. La primera expresión se denomina funcional de Hamilton; donde: Ep es la energía potencial, Ec es la energía cinética y Ed la correspondiente a fuerzas no conservativas..

6 Carga Dinámica Principio de los trabajos virtuales.
Se trabaja en forma similar a lo visto en análisis estático pero incluyendo las fuerzas de inercia y disipativas.

7 Carga Dinámica Principio de D’Alembert
Proporciona el método más directo para obtener las ecuaciones de movimiento de un sistema dinámico.

8 Carga Estática. CARGAS ESTÁTICAS.- Son aquellas que se aplican lentamente sobre la estructura, condición que origina esfuerzos y deformaciones que alcanzan sus valores máximos en conjunto con la carga máxima. Estas cargas prácticamente no producen vibraciones y se clasifican en: Cargas permanentes o Muertas (D) b) Carga viva o sobrecarga (L)

9 Cargas permanentes o Muertas (D)
Se denomina carga muerta al conjunto de acciones que se producen por el peso propio de la construcción; incluye el peso de la estructura misma y el de los elementos no estructurales, como muros divisorios, los revestimientos de los pisos, las instalaciones y todos aquellos elementos que conservan una posición fija en la construcción, de manera que gravitan en forma permanente sobre la estructura. La evaluación de esta carga es sencilla, ya que solo requiere la determinación de los volúmenes de los distintos componentes de la construcción y su multiplicación por los pesos volumétricos de sus materiales constitutivos.

10 Carga viva o sobrecarga (L)
La carga viva es la que se debe a la operación y uso de la construcción. Incluye todo aquello que no tiene una posición fija y definitiva dentro de la estructura; entran así en la carga viva el peso y las cargas debidos a muebles, mercancías, equipos y personas. Podemos distinguir tres grandes grupos de construcciones en cuanto a la carga viva que en ellas debe considerarse: los edificios, las construcciones industriales y los puentes.

11 Cargas Estáticas.

12 Cálculo de cargas estáticas

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14 Carga de Impacto.

15 Cargas de Impacto. Los fenómenos de impacto sobre las estructuras constituyen solicitaciones dinámicas de interés especial, ya que aunque por lo general su probabilidad es mas baja que otros tipos de acciones, su efecto es potencialmente catastrófico. El análisis exige a menudo procedimientos de calculo distintos a los de otras solicitaciones dinámicas mas comunes en la dinámica estructural.

16 Cargas de Impacto. Dentro de los procedimientos clásicos de la mecánica de sistemas rígidos, el impacto se estudia mediante la teoría de impulsiones, por la que la duración de los impactos se considera instantánea. Las impulsiones teóricas están asociadas a fuerzas impulsivas de magnitud teóricamente infinita, mediante funciones Delta de Dirac δ(t − τ ), que cumplen δ(x) = 0 ∀x 6= 0 y lımx→0 δ(x) = ∞.

17 METODOS DE CÁLCULO Salvo métodos específicos de tipo analítico o semiempırico, validos solo para escenarios particulares, el calculo de problemas de impacto debe realizarse mediante procedimientos numéricos que requieren una forma en el espacio, mediante el método de los elementos finitos (MEF) o diferencias finitas (DF). En que se puede encontrar una excelente recopilación de los distintos procedimientos de calculo para impacto.

18 METODOS DE CÁLCULO Considerando el caso de elementos finitos, y, tomando como incógnitas los desplazamientos en cada punto u(X, t), se suele adoptar una aproximación de la forma: Donde: uA(t): son los desplazamientos nodales, incógnitas discretas a resolver en cada incremento de tiempo, y NA(X) son las funciones de forma que definen la interpolación espacial. La expresión anterior implica que ambas aproximaciones (temporal y espacial) se realizan de forma independiente, lo que se denomina semidiscretización .

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DETALLES DE PERNOS DE ANCLAJES DE DIAMETRO "d" Y LONGITUD "L", (a) PERNO CON GANCHO PARA AUMENTAR EL ANCLAJE Y EVITAR EL GIRO, (b) PERNO CON INCISIONES ADECUADO PARA INTRODUCIRSE EN ORIFICIOS EN ROCA O CONCRETO Y POSTERIOR RELLENO DE GROUT EPOXICO O SIMILAR, (c) PERNO ARPONADO, DE UTILIZACION SIMILAR A (b), (d) PERNO ROSCADO EN LOS EXTREMOS, CUYA ARANDELA DEBE RESISTIR LA FUERZA DE ARRANQUE. LA TUERCA ES PARA SOSTENER LA ARANDELA, Y LA SOLDADURA PARA EVITAR EN GIRO DE LA VARILLA, (e) PERNO EN FORMA DE "U" USADO CUANDO DOS PERNOS ESTAN SITUADOS MUY CERCA UNO DEL OTRO. TIENE PROBLEMAS POR SU DIFICIL FABRICACION, (f) ALTERNATIVA DE UNION DE PERNOS DE ANCLAJE MEDIANTE UN ANGULO, PLATINA O SIMILAR, CON IGUAL SOLDADURA A LA MOSTRADA EN (d), (g) PLANTILLA METALICA PARA MANTENER LOS PERNOS DE ANCLAJE EN SU POSICION CORRECTA (HORIZONTAL Y VERTICAL) DURANTE EL VACIADO DE CONCRETO.

32 Tipo de fijaciones para Columnas

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DETALLES DE APOYOS DE COLUMNAS, (a) ARTICULACION PARA COLUMNA CUADRADA, (b) ARTICULACION PARA COLUMNA RECTANGULAR, (c) ARTICULACION PARA COLUMNA EN CONSTRUCCION COMPUESTA, (d) ARTICULACION CON TUERCAS AJUSTABLES Y GROUT DE NIVELACION, (e) ARTICULACION IDEAL CON PASADOR, (f) ARTICULACION PARA COLUMNA CONFORMADA POR DOS PERFILES "C" UNIDOS ESPALDA CON ESPALDA, (g) ALTERNATIVA DE ARTICULACION CON PLACA DE CONEXION DOBLADA.

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DETALLES DE APOYOS DE COLUMNAS RIGIDOS RESISTENTES A MOMENTOS, (a) EMPOTRAMIENTO DE LA COLUMNA Y SU PLACA BASE EN EL PEDESTAL Y ZAPATA, PUEDE REALIZARSE UNA CONEXION SIMPLE EN LA PLACA SUPERIOR SI SE DESEA, (b) EMPOTRAMIENTO CON RIGIDIZADORES EN LAS ESQUINAS DE LA COLUMNA, (c) CON RIGIDIZADORES EN LAS ESQUINAS DE LA COLUMNA EN CONSTRUCCION COMPUESTA, (d) CON RIGIDIZADORES DE PLACA (ALTERNATIVA A) O DE ANGULOS (ALTERNATIVA B), (e) OTRA ALTERNATIVA DE APOYO RIGIDO RESISTENTE A MOMENTOS CON RIGIDIZADORES DE PLACA.

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