4. estados tensionales de las estructuras

1. ESTADOS TENSIONALES ESTADOS TENSIONALES
DE LAS ESTRUCTURAS DE LAS ESTRUCTURAS
Clase No. 6 Clase No. 6

2. ESTADOS TENSIONALES ESTADOS TENSIONALES
Las CARGAS
a las cuales se someten las estructuras provocan
determinados estados tensionales
estados tensionales
en sus miembros o elementos
componentes. Estos estados pueden ser variados y se presentan
con efecto aislado o conjunto según sean los orígenes de las cargas
y la suposición de su acción en la estructura.
Para poder determinar los diferentes estados tensionales debemos
conocer primero las condiciones de apoyo o sujeción de los
miembros de una estructura determinada.
Cada uno de los extremos de una pieza prismática o uno solo de
ellos se une al terreno o a otros elementos estructurales por medio de sustentaciones que limitan los grados de libertad al movimiento que tiene dicha pieza. Los grados de libertad son 3: desplazamiento vertical, horizontal y rotación.

3. ••
SIMPLE APOYO: SIMPLE APOYO: Es la sustentación que menos grados de libertad elimina. Puede ser fijo o
con desplazamiento en su plano. Elimina solo 1 grado de libertad.
••
ARTICULACION: ARTICULACION: Es la sustentación que elimina dos grados de libertad, en los desplazamientos verticales y horizontales, pero permite la rotación.
••
EMPOTRAMIENTO: EMPOTRAMIENTO: Es la sustentación que impide cualquier movimiento. Cada una de estas sustentaciones tiene una manera grafica de ser representada para permitir su análisis de los estados tensionales. Ante la
acción de las CARGAS estas sustentaciones o apoyos producen unas reacciones en la dirección de l grado de libertad que elimina.
Así, el simple apoyo reacciona con una fuerza componente, la Así, el simple apoyo reacciona con una fuerza componente, la articulación con dos fuerzas componentes y el empotramiento con articulación con dos fuerzas componentes y el empotramiento con dos fuerzas componentes y un momento. dos fuerzas componentes y un momento.

4. Hay una diferencia entre el concepto de CARGAS
CARGAS
y el de
SOLICITACIONES
SOLICITACIONES
. Estas ultimas ocurren a nivel de una sección de
la pieza y dependen del sistema de cargas que actúa sobre la
estructura y de la distancia desde el extremo hasta la sección en
análisis, siempre al centro de ella.
Las SOLICITACIONES
SOLICITACIONES
son esfuerzos básicos que pueden resistir
los materiales estructurales, según su forma, posición, vínculos y tipos de carga. Los estados tensionales pueden clasificarse en: TRACCION SIMPLE TRACCION SIMPLE
PANDEO PANDEO
COMPRESION SIMPLE COMPRESION SIMPLE
TORSION TORSION
FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE CORTANTE SIMPLE CORTANTE SIMPLE

5. TRACCION SIMPLE TRACCION SIMPLE
Es el estado de tensión en el cual las partículas del material tienden a separarse. Su causa se puede explicar como dos fuerzas de igual magnitud pero de sentido contrario actuando sobre la misma recta de acción. Ejemplo: el cable de una grúa que
levanta una carga se deforma con
tendencia a estirarse. Esta trabajando a
TRACCION
TRACCION
.

6. TRACCION SIMPLE TRACCION SIMPLE
El alargamiento o estiramiento no es la única DEFORMACION
DEFORMACION
que acompaña a
la tracción, pues si medimos su diámetro después de haber sido aplicada la
carga vemos que ha disminuido.

7. TRACCION SIMPLE TRACCION SIMPLE
Llamamos estructuras de tracción simple a todos a aquellos
sistemas estructurales que actúan por su forma y están solicitados
exclusivamente a solicitaciones internas de tracción.
O sea que estas estructuras no resisten otro tipo de solicitación mas que el de tracción, no son sometidas ni a la compresión, flexión, cortante o torsión. La deformación característica es el alargamiento en la dirección de la carga y acortamiento en la otras dos dimensiones. Los materiales aptos para materializar una estructura de tracción se
caracterizan por su GRAN FLEXIBILIDAD, o sea pequeño
momento de inercia transversal, muy ELEVADA RESISTENCIA A
LA TRACCIONy POCO EXTENSIBLES, o sea elevado modulo de
elasticidad.
Los materiales mas utilizados son: Acero y Aluminio

8. TRACCION SIMPLE TRACCION SIMPLE
Los cables de los puentes colgantes son elementos estructurales trabajando a tracción

9. COMPRESION SIMPLE COMPRESION SIMPLE
Es el estado de tensión en el cual las partículas
del material se aprietan entre si. Una columna
sobre la cual se apoya un peso se encuentra
sometida a COMPRESIÓN
COMPRESIÓN
: su altura disminuye
por efecto de la carga. El acortamiento es típico en la compresión.
Los materiales incapaces de resistir tracciones son en general los mejores que soportan la compresión: piedra, ladrillos de arcilla
cocida, hormigón, entre otros.

10. COMPRESION SIMPLE COMPRESION SIMPLE
Las deformacionesprovocadas por la compresión son de sentido contrario a las de
tracción, hay un acortamiento en el sentido de la carga y un ensanchamiento
perpendicular a esa dirección.

11. COMPRESION SIMPLE COMPRESION SIMPLE
Los elementos estructurales sometidos a compresión simple son muy
comunes, pues en ultima instancia, todas las cargas deben ser trasmitidas al
terreno.

12. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Se denomina FLEXION
FLEXION
a la combinación de la tracción y la compresión en
distintas fibras del mismo material de cualquier elemento estructural.
La flexión puede considerarse como un mecanismo estructural capaz de
canalizar cargas verticales en dirección horizontal, o dicho en forma mas
general, en dirección perpendicular a las cargas.
En la sección del elemento estructural la solicitación tiene dos componentes: esfuerzo cortante y momento flector. En vista de la resistencia a la compresión de la mayoría de los materiales usados en elementos estructurales, es relativamente fácil canalizar las
cargas en sentido vertical hacia el terreno. El problema fundamental
consiste en cambio, en transferir cargas verticales de manera horizontal,
con el fin de salvar la distancia entre apoyos verticales.
La flexión es entonces factor de importancia primordial como La flexión es entonces factor de importancia primordial como mecanismo estructural. mecanismo estructural.

13. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Deformación ocurrida en los elementos estructurales sometidos a flexión

14. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Esquema de comportamiento de una viga bajo la flexión simple, las fibras
superiores, bajo el efecto de la carga P se comprimen y las inferiores, por debajo de
la línea neutra “n” se tracciona o “alargan”

15. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Las cargas de cada viga de la figura MV-11b son iguales. Pero las deformaciones no son
iguales, sino que dependen de la disposición del material de cada una. De ahí surge una
conclusión importante: la rigidezde una pieza que trabaja a flexión no depende de la cantidad
de material que tiene su sección transversal, sino de la maneraen cómo el material está
dispuesto a lo ancho y a lo alto de dicha sección. Conviene, desde luego, que el material esté
lo más alejado posible del plano neutro, ya que la capacidad de una viga a flexión,
independientemente del material de que está hecha, crece mucho más si se aumenta la altura
que si se aumenta el ancho. Convienen, pues, vigas de poco ancho y bastante altura,
siempre, por supuesto, que factores funcionales o arquitectónicos no se opongan a ello

16. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Esquema de transmisión de las cargas de elementos a flexión hacia los cimientos

17. FLEXION SIMPLE FLEXION SIMPLE
Comportamiento de elementos en voladizo sometidos a flexión

18. CORTANTE SIMPLE CORTANTE SIMPLE
Cuando dos planos próximos de una sección transversal de un
elemento estructural se deslizan con movimiento relativo entre uno
y otro, se dice que este elemento esta sometido a esfuerzos de
CORTANTE
CORTANTE
.
Para que haya equilibrio, deben actuar sobre los lados horizontales
del rectángulo dos fuerzas de igual magnitud y de sentido contrario.
El cortante puede también entenderse como una combinación de
tracción y compresión.

19. CORTANTE SIMPLE CORTANTE SIMPLE
El cortante introduce DEFORMACIONES
DEFORMACIONES
capaces de cambiar la forma de un
elemento rectangular, convirtiéndolo en un paralelogramo inclinado.

20. CORTANTE SIMPLE CORTANTE SIMPLE
Fallo de un elemento estructural por cortante simple

21. PANDEO PANDEO
Cuando en una barra esbelta actúa
una fuerza axial de compresión y
esta aumenta lentamente, llega a
un valor en el cual el elemento
esbelto, en lugar de limitarse a
acortar su longitud, “pandea”
“pandea”
y por
lo general se rompe.
Este valor peligroso se denomina carga de pandeo
y se convierte en
un factor básico de diseño cuando la resistencia a la compresión de los materiales utilizados es elevada para permitir secciones pequeñas y por tanto, de elementos estructurales delgados.

22. PANDEO PANDEO
Deformaciones ocurridas en elementos sometidos a fuerzas axiales de compresión (pandeo)

23. PANDEO PANDEO
Fallo ocurrido en una columna por fuerzas sísmicas actuantes

24. TORSION TORSION
Cada vez que las cargas aplicadas
a un elemento estructural tienden a
torcerlo estamos en presencia de
esfuerzos de TORSION
TORSION
.
La tendencia al deslizamiento presentes en los esfuerzos de cortante se encuentran también en los elementos torsionados.

25. TORSION TORSION
Fallos de elementos estructurales sometidos a esfuerzos de torsión

26. TORSION TORSION
Efecto grafico de un edificio sometido a
torsión
Efecto de la torsión en un edificio a
través de las fuerzas sísmicas