El documento describe los diferentes estados tensionales a los que pueden estar sometidas las estructuras. Explica que las cargas provocan estados tensionales en los elementos estructurales como tracción, compresión, flexión, cortante y torsión. También describe los tipos de apoyos y cómo estos producen reacciones ante las cargas aplicadas. Finalmente, define cada estado tensional y muestra ejemplos de cómo se manifiestan en los elementos estructurales.

1. ESTADOS TENSIONALES
DE LAS ESTRUCTURAS
Clase No. 6

2. ESTADOS TENSIONALES
Las CARGAS a las cuales se someten las estructuras provocan
determinados 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:
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:
Es la sustentación que elimina dos grados de libertad, en los
desplazamientos verticales y horizontales, pero permite la rotación.
• 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 del grado de libertad que elimina.
Así, el simple apoyo reacciona con una fuerza componente, la
articulación con dos fuerzas componentes y el empotramiento con
dos fuerzas componentes y un momento.

4. Hay una diferencia entre el concepto de CARGAS y el de
SOLICITACIONES. Estas ultimas ocurren a nivel de una sección de
SOLICITACIONES
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 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 PANDEO
COMPRESION SIMPLE TORSION
FLEXION SIMPLE
CORTANTE SIMPLE

5. 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
El alargamiento o estiramiento no es la única 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
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 TRACCION y POCO EXTENSIBLES, o sea elevado modulo de
elasticidad.
Los materiales mas utilizados son: Acero y Aluminio

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

9. 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: su altura disminuye
COMPRESIÓN
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
Las deformaciones provocadas 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
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
Se denomina 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
mecanismo estructural.

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

14. 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
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 rigidez de una pieza que trabaja a flexión no depende de la cantidad
de material que tiene su sección transversal, sino de la manera en 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
Esquema de transmisión de las cargas de elementos a flexión hacia los cimientos

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

18. 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
El cortante introduce DEFORMACIONES capaces de cambiar la forma de un
elemento rectangular, convirtiéndolo en un paralelogramo inclinado.

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

21. 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” 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
Deformaciones ocurridas en elementos sometidos a fuerzas axiales de compresión (pandeo)

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

24. 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
Fallos de elementos estructurales sometidos a esfuerzos de torsión

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