El documento presenta un análisis estructural dividido en dos unidades. La primera unidad cubre estructuras isostáticas y cómo determinar esfuerzos internos como tensiones, deformaciones, apoyos, reacciones, esfuerzo normal, cortante y momento flector. La segunda unidad cubre estructuras hiperestáticas, propiedades de secciones, distribución de cargas y esfuerzos internos. También incluye detalles sobre evaluaciones y la modalidad del curso.
1. Análisis Estructural
Clase 1
Víctor Sepúlveda Vásquez
Profesor de Matemática PUC, Licenciado en Ciencias de la Construcción, Ingeniero Constructor UBB
2. Competencias de la asignatura
• Supervisar aspectos estructurales de obra a nivel de partida de
acuerdo a normativa y EETT
3. Unidad 1 : Estructuras Isostáticas (50%)
• Determinar cargas en la estructura
• Tensiones, deformaciones y ley de Hooke
• Apoyos y reacciones
• Determinar esfuerzos internos en la estructura:
• Esfuerzo normal
• Esfuerzo cortante
• Momento flector
• Dibujar e interpretar diagramas de esfuerzos internos
4. Unidad N°2: Estructuras Hiperestáticas (50%)
• Propiedades estructurales de las secciones planas: Centroide y
momento de inercia
• Distribución de cargas sobre la estructura
• Apoyos y reacciones
• Esfuerzos internos
• Diagramas de esfuerzos internos
• Deformaciones
6. Modalidad del curso
• Clases teóricas con resolución de problemas
• Asistencia 75%
• Evaluaciones en el transcurso de las horas de clases
7. Generalidades
• Una estructura es un conjunto
de elementos que se
interconectan para cumplir
funciones tales como:
• Salvar vanos (puentes),
• Contener sólidos o líquidos
(silos, piscinas),
• Soportar empuje de tierras
(muros de contención),
• etc.
8. Las cualidades de una buena estructura deben ser:
• Seguridad ,
• Economía ,
• Racionalidad
• En ciertos casos, su estética.
10. Clasificación de acuerdo a su forma
• Elementos lineales:
• Son aquellos que tienen una
dimensión preponderante frente
a las otras dimensiones, pueden
asociarse a líneas y así se los
representa (vigas, columnas).
11. Clasificación de acuerdo a su forma
• Elementos superficiales:
• Son aquellos que tienen una
dimensión despreciable frente a
las otras dos, se asocian a
superficies (losas, diafragmas).
12. Clasificación en función al tipo de solicitación
• Viga:
• Es un elemento lineal solicitado
primordialmente por cargas
perpendiculares a su eje, sus
esfuerzos correspondientes son de
flexión.
• Generalmente tienen posición
horizontal.
• Trabe:
• Viga de dimensiones considerables
sobre las que se apoyan otras vigas
de menor dimensión.
• Trabajan principalmente en flexión
13. Clasificación en función al tipo de solicitación
• Columna:
• Es un elemento lineal solicitado
primordialmente por cargas de
compresión en su propio eje.
• Generalmente tienen posición
vertical.
• Trabajan en compresión
14. Clasificación en función al tipo de solicitación
• Losa:
• Es un elemento superficial
sometido primordialmente a
solicitaciones perpendiculares a
su plano medio.
• Generalmente tiene posición
horizontal.
15. Clasificación en función al tipo de solicitación
• Reticulados o celosías:
• Son estructuras compuestas de
elementos lineales dispuestos en
forma de triángulos y, como
tales, indeformables.
• Dada su forma, sus diferentes
elementos están sometidos a
esfuerzos directos de
compresión o de tracción.
• Las celosías pueden ser planas o
espaciales.
17. Cargas en la estructura
• Cargas Muertas: Pesos propios de los materiales y elementos de
construcción, revestimientos, instalaciones
• Cargas asociadas a las personas (Sobrecarga de uso)
• Cargas climáticas: viento, lluvia, nieve
• Cargas sísmicas
18. Cargas en función de su área de aplicación
• Cargas Puntuales
• Llamadas también cargas
concentradas,
• Son aquellas que actúan sobre un
área muy pequeña en comparación
con la del elemento que las recibe,
• Se las representa como si actuaran
sobre un punto.
• Se expresan en kilogramos,
toneladas, Newton, Kilo Newton, etc.
• En la figura , la viga AB recibe en C
una carga puntual (concentrada); es la
reacción de la viga CD
19. Cargas en función de su área de aplicación
• Cargas distribuidas
• Llamadas también lineales, son
aquellas que actúan sobre una
superficie en la que una de sus
dimensiones es despreciable.
• Se las expresa en kilogramos/m;
toneladas/m; kN/m, etc.
• En la figura , el pórtico ABCD recibe en
AB una pared que se asocia a una
carga lineal.
• En la figura , las vigas AB y CD reciben
también cargas lineales provenientes
de la losa apoyada sobre aquellas
20. Clasificación en función del tiempo de
permanencia
• Carga Muerta
• Es aquella que permanece indefinidamente en el elemento estructural de que se trate, por
ejemplo, los pesos propios, los pisos, las decoraciones, los revestimientos, etc.
• Permanecen invariables en el tiempo y en su posición
• Carga Viva
• Es aquella que, con certeza, se presentará periódicamente durante la vida útil de la
estructura; son ejemplos de ésta: las personas y mobiliario en un edificio, los vehículos en
un puente carretero o el empuje de aguas en una piscina.
• Pueden variar en el tiempo o en su posición
• Carga climática
• Es aquella que eventualmente puede presentarse durante la vida útil de la estructura que
debe estar diseñada para soportarla en función del riesgo de su ocurrencia.
• viento, lluvia, ceniza volcánica o nieve,
• Cargas sísmicas
21. Determinación de las cargas en la estructura
• Peso propio y sobrecarga de uso
NCh 1537
• Cargas de viento NCh 432
• Cargas sísmicas NCh 433
22. Peso propio
Material Peso propio
Hormigón armado 2500 kg/m3
Acero 7850 kg/m3
Madera coníferas 600 kg/m3
Teja asfáltica 10/kg/m2
Muro de ladrillo de 20 cm con estuco 340 a 380 kg/m2
23. Área tributaria
• Es el área cargada de una estructura particular que contribuye en forma directa a
la carga aplicada a un miembro particular de la estructura
• Conviene definirla como el área limitada por líneas trazadas a la mitad de la
distancia a la viga o columna próximas.
24. Ejemplo 1:
• Determinar el peso propio de la
viga de acero cuyo perfil se
muestra en la figura
25. Ejemplo 2
• El muro de albañilería de la
figura tiene un peso propio de
300kg/m2.
• Dibujar la carga atribuida a la
albañilería sobre la viga y
expresarla en unidades de fuerza
por m
26. Ejemplo 3
1. La siguiente figura muestra una losa apoyada
sobre vigas, trabes y columnas
a) Dibuja el área tributaria sobre el pilar A1, B2, C2.
¿podrías indicar cual elemento recibe más carga?
b) La losa va a ser diseñada para soportar una carga
uniformemente repartida de 500Kg/m2. ¿cuál es
la carga asociada al uso de la losa?
c) ¿Cuál es el peso propio de la losa? Considere un
espesor de losa de 10 cm
• Hallar las cargas que reciben las columnas
27. Ejemplo 4:
• La figura muestra una estructura
formada por dos losas de
hormigón armado montadas
sobre pilares.
• Determine la carga total de la
estructura
28. Ejercicio 1
• Una viga interior de concreto soporta
una losa del mismo material cuyas
dimensiones tributarias se muestran
en la Figura
• Determinar la carga muerta de
servicio, debida al peso propio del
sistema.
• Dibuja la carga distribuida debida a la
carga
29. Ejercicio 2
• Determinar la carga muerta de
servicio debida al peso propio sobre
cada una de las vigas.
• Considerar para el hormigón armado
2500 kg/m3
• Espesor de losa 12 cm
30. Ejercicio 3
• Un tablero de losa, incluido su peso
propio soporta una carga uniforme
por área, q= de 3 kN/m2 .
• El tablero de losa está soportado por
vigas a cada lado del tablero, y estas
vigas son soportadas por trabes, como
se aprecia en la Fig. .
• Determine las cargas para las vigas y
las trabes. Despreciar el peso propio
de vigas y trabes.
