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TEORIA ESTRUCTURAS 3 CISTERNAS
Tipo: Apuntes
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El viento es una masa de aire en movimiento, con energía cinética. Esta energía se transforma en energía potencial generando una carga al cruzarse con un objeto. Tipo de carga ejercida: El viento ejerce sobre el edificio una carga dinámica, (aunque analizada como si fuese una carga estática) también denominada de origen ambiental. Esta carga es horizontal y no es uniforme (varía con la altura). A mayor altura, mayor carga de viento. La carga del viento provoca modificaciones en el campo fluido, trayendo distintos efectos en los edificios, como las turbulencias o efectos de vórtice, o la aceleración de las ráfagas o efecto Venturi. Efecto de vórtice: Las ráfagas de viento al chocar con el edificio se abren, en los ángulos se genera efecto de vórtice, es decir, que el aire circula verticalmente, provocando que en la cara a sotavento, las tensiones de borde se incrementen. Para evitar el efecto de vórtice hay que evitar en el edificio los cantos vivos a 90º. Efecto Venturi: Cuando dos edificios no están lo suficientemente separados en planta se produce el efecto Venturi, que es la aceleración del viento (“túneles de viento”) entre ellos.
La esbeltez es la relación entre la altura de un edificio y su cara menor. El ámbito de esbeltez apropiado para un edificio en torre es de 5 a 10. Los edificios cuya esbeltez se encuentra comprendida en esas cifras, su diseño estructural estará regido por las cargas horizontales (viento y sismo) y no tanto por las gravitatorias. Si el edificio supera el valor de 10, la materialización de este edificio será compleja económica y tecnológicamente.
Frente a las cargas de viento, un edificio se comporta como una ménsula vertical empotrada en el suelo. Posee un momento máximo en el empotramiento y un momento nulo en el coronamiento. El esfuerzo de corte es escalonado y es máximo en PB
Las cargas horizontales se trasmiten a las estructuras contra viento a través de los entrepisos, los cuales deben ser infinitamente rígidos y cumplir con la verificación de la rigidez = b/a igual o mayor a 0,20. De esta forma los entrepisos podrán trasmitir las cargas horizontales a los elementos estructurales. Cuanto más alargada es la planta, mayor será la rigidez. Si la planta es demasiado alargada, se la puede dividir en dos con una junta constructiva y de este modo independizar la estructura de un lado y del otro.
Las cargas horizontales se trasmiten a las estructuras contra viento a través de los entrepisos, los cuales deben ser infinitamente rígidos y cumplir con la verificación de la rigidez = b/a igual o mayor a 0,20. De esta forma los entrepisos podrán trasmitir las cargas horizontales a los elementos estructurales. Cuanto más alargada es la planta, mayor será la rigidez. Si la planta es demasiado alargada, se la puede dividir en dos con una junta constructiva y de este modo independizar la estructura de un lado y del otro.
El concepto de rigidez infinita del entrepiso es válida para aquellas plantas que cumplen con la relación entre sus lados: b/a mayor o igual a 0,20.
Los movimientos posibles de un edificio son la traslación y la roto traslación. La traslación se produce cuando el edificio recibe el empuje de viento, se deforma (es decir se desplaza de un nivel con respecto al otro).Esto produce un desplazamiento máximo en el remate del edificio. Se traslada en forma paralela a la acción del viento. La roto traslación se da cuando el edificio es asimétrico (el baricentro geométrico no coincide con el baricentro de inercias) por lo tanto se produce un giro y desplazamiento del mismo.
El desplazamiento máximo en el remate de un edificio por efecto de la carga horizontal, no debe superar los 20 cm, por una cuestión de comodidad, para que las personas no perciban el desplazamiento.
Las verificaciones previas que se realizan teniendo ya la volumetría del edificio son: El cálculo de la esbeltez, la verificación de la rigidez del entrepiso, el cálculo del desplazamiento máximo en el remate, y la verificación al vuelco, que incluye el giro sobre el borde opuesto de la construcción, y la verificación de las tensiones en la junta base-suelo.
Uno de ellos es el coeficiente 1,5 que debe ser la relación máxima entre el momento volcador y el momento estabilizante, y el otro es la verificación de las tensiones en la junta base-suelo, teniendo en cuenta que la resultante (centro de presión) del sistema de fuerzas compuesto por la carga gravitatoria y la carga de viento, debe caer dentro del núcleo central de la base (su excentricidad debe responder a la fórmula “exc. menor o igual a b/6”). Si no cae dentro del núcleo central de la base, tendremos un diagrama de tensiones de ambos signos, con lo cual hay peligro de volcamiento.
Si mi edificio está ubicado entre dos isocletas, puedo tanto interpolar entre esas dos o directamente tomar la mayor velocidad de referencia.
La energía se libera desde la zona de ruptura, mediante diversos tipos de ondas sísmicas que se propagan a grandes distancias a través de las rocas de la corteza.
Las ondas sísmicas pueden ser de dos tipos: de cuerpo o volumen, y superficiales.
Las ondas de cuerpo o volumen se generan en el hipocentro y viajan a grandes distancias y velocidades a través de la roca. Según la forma de vibración, encontramos las ondas P (primarias), las cuales vibran en el sentido de la propagación, y las S (secundarias) que vibran perpendiculares al sentido de la propagación.
Las ondas superficiales se deben a retracciones y reflexiones de las ondas de cuerpo. Dentro de las ondas superficiales, encontramos las ondas “L” (LOVE) y las ondas “R” (RAYLEIGH). En las ondas love, las partículas vibran perpendiculares a la dirección de la propagación tangente a la superficie. En las ondas R, las partículas describen una elipse en el plano vertical de la propagación. Producen más deformaciones.
La profundidad del foco determina el alcance y el área que abarca el sismo. Por eso es importante conocer la profundidad del foco, para de esta forma saber qué daños produce. Los focos pueden ser superficiales (hasta 5 km de profundidad), intermedios (hasta 30 km de profundidad) y profundos (de 30 km al límite d la litósfera).
El movimiento sísmico del terreno se trasmite a los edificios que se apoyan sobre él. La base del edificio tiende a seguir el movimiento del suelo mientras que la masa del mismo se opone a ser desplazada dinámicamente y a seguir el movimiento de su base. Aparecen así las solicitaciones inerciales internas que ponen en peligro la seguridad estructural.
En el caso de la licuefacción, es una falla del terreno, en la que el suelo se comporta como un fluido. Los granos de arena en él, que estaban un poco compactados, pasan a estar más sueltos durante la licuefacción, en la cual el agua y el lodo salen a la superficie, y luego de ella, los granos se compactan más y el suelo se hunde. Puede producir volcamiento.
En el caso del deslizamiento de suelos, en las capas de suelos de laderas (que están poco compactados, suelen producirse fisuras y son arrastrados pendiente abajo)
Debe haber una relación entre el tipo de suelo y el edificio que posamos. Si está implantado sobre un suelo rígido, el edificio debe ser elástico, y viceversa.
Debe haber una relación entre el tipo de suelo y el edificio que posamos. Si está implantado sobre un suelo rígido, el edificio debe ser elástico, y viceversa.
Las fuerzas inducidas en una estructura no sólo dependen de la intensidad del movimiento sísmico y de las características del suelo, sino también de las propiedades dinámicas de la estructura. Las fuerzas son proporcionales a la masa del edificio y están en función de su forma de vibrar, que se expresa en el período natural de vibración. Las formas de vibrar de un edificio (hay 4 modos), pero se toma el nº1 por ser el más desfavorable.
Período propio de una vibración: Para un cuerpo sujeto a una vibración, tiempo requerido para dar una oscilación en la dirección que se está considerando; una estructura rígida tiende a oscilar rápidamente y con un período de vibración corto, mientras que una flexible tiende a oscilar más lentamente y su período es más largo.
El fenómeno de resonancia o sincronismo se da cuando una estructura tiene la misma frecuencia que el movimiento sísmico. O cuando una estructura tiene la misma frecuencia que el viento. En estos casos los efectos sísmicos se amplifican.
Cuando la estructura se mueve de modo que todas sus masas pasan totalmente de un lado a otro de la posición de reposo, se llama primer modo o modo fundamental de vibración.
Si el terreno se mueve con un periodo de tiempo más corto, independientemente de la fuerza con que lo haga, la estructura podrá deformarse de una segunda manera; cuando la fuerza es mayor; el desplazamiento será mayor. A este modo de moverse se le llama segundo modo de vibración.
Si aún se reduce el periodo de tiempo del movimiento del tereno, la estructura puede llegar a moverse de una tercera manera, que es el tercer modo de vibración
Elementos estructurales planos, laminares (reducido en espesor con relación a su superficie) capaces de resistir cargas importantes en su plano. Se usan para conforman estructuras contra viento
Los tabiques empotrados en su fundación actúan como vigas (ménsulas) verticales de gran canto. La solicitación más importante frente al viento es la flexión general de la pieza
(Macizo) cuando en toda su altura no tiene aberturas. Se comporta como una simple ménsula de alma llena y los diagramas MQN de sus secciones son los de la carga externa.
Se comporta en conjunto en forma similar a un tabique pleno. En efecto los dos semitabiques en que quedan divididos están unidos entre si por dinteles de elevada rigidez y sometidos a grandes esfuerzos de corte
De corte
Cuando estos lo son entre si y con relación a la dirección del viento considerado
Cuando las acciones laterales no son de mucha importancia obtenemos soluciones de plantas con pocos tabiques que pueden configurar un sistema isostático resistente.
En un sistema isostático, el porcentaje de carga que toma un tabique depende de la distancia a la recta de aplicación del viento (no importa ni el tamaño, longitud, espesor, etc.)
Cuando se toma un sistema hiperestático simétrico, el porcentaje de carga que toma un tabique depende de la inercia del tabique.
Una estructura conformada por tabiques se deforma por roto traslación cuando no es simétrica (el eje baricéntrico de inercias no coincide con el geométrico) por lo tanto esto produce una rotación. La traslación se genera siempre por la acción del viento (en los tabiques paralelos a la acción de este)
El tabique está sometido a una carga gravitatoria debida al peso propio del edificio y a un momento volcador producto de la fuerza horizontal W por la distancia al punto de giro A. La carga G provoca una solicitación axil de compresión, y la carga W provoca una flexión simple normal.
Si, porque esto hace disminuir la tracción. “la carga gravitatoria aplasta la tracción”
Cuando los tabiques debido a la rotación se desplazan en el mismo sentido de la traslación se suman,porque la deformación debida a la traslación se le suma la deformación debida a la rotación. Cuando los tabiques por efecto de la rotación se desplazan en sentido contrario a la traslación se restan, porque a la deformación debida a la traslación se le opone la deformación debida a la rotacion
Los pórticos rígidos son estructuras formadas por columnas y vigas conectadas por nudos. Bajo la acción de las fuerzas verticales, generan reacciones que tienen componentes horizontales, y viceversa.
Se logran configuraciones formadas por barras (estructuras prismáticas) que constituyen planos de rigidización vertical (elementos organizados q trasmiten cargas horizontales y verticales a la fundación). Para que sea un plano vertical resistente es necesaria la continuidad de vigas y columnas.
Una de las principales ventajas de los pórticos es permitir libertad en el diseño arquitectónico. Son estructuras económicas hasta una altura de 25 pisos, ya que con más elevación la flexión lateral es excesiva y sus corrimientos horizontales son difíciles de controlar.
Los nudos resisten flexión y pueden rotar y desplazarse en el plano de la solicitación. Aunque roten, siempre se mantienen a 90º. Para lograr la rigidez del nudo, es fundamental la continuidad de vigas y columnas.
Es un método aproximado de resolución de pórticos rígidos, es decir, reemplaza los sistemas hiperestáticos por sistemas isostáticos equivalentes, bajo ciertas condiciones de simetría.
El método se usa para estimar los desplazamientos laterales ocasionados por las fuerzas horizontales (viento) que actúan sobre pórticos de edificios de varios pisos. Para estos pórticos se supone q las cargas horizontales se aplican solo en los nudos extremos. Por lo tanto los momentos en todos los elementos varían en forma lineal, y excepto para elementos articulados, tienen signos opuestos cerca del punto medio de cada elemento ( donde se ubica el punto de inflexión)
Para el cálculo, parte de la suposición de que el pórtico se deforma de tal manera que los puntos de inflexión están en la mitad de la altura de cada entrepiso. El esfuerzo de corte total debido al viento , en un determinado nivel, es soportado por las columnas del pórtico, siendo el esfuerzo que toma cada una directamente proporcional a su rigidez
Es un método aproximado de resolución de pórticos rígidos, es decir, reemplaza los sistemas hiperestáticos por sistemas isostáticos equivalentes, bajo ciertas simetría.
Este método se aplica a pórticos de altura y esbeltez moderada. La longitud de las vigas y columnas no varia luego de la aplicación de cargas. Los nudos se mantienen a 90° luego de la deformación. Las rigideces de vigas y columnas concurrentes a los nudos son comparables. Cada columna resiste un corte proporcional a su inercia. Los puntos de inflexión de las columnas se ubican a la mitad de la altura, salvo en pb (0,6h) y en los últimos pisos (0,4h). En las vigas se consideran nulas las fuerzas axiles debido a su relativa pequeña magnitud.
Los puntos de inflexión en los travesaños se consideraran de 0,10 de L, medido a partir de cada apoyo. Es decir, que podemos considerar en cada tramo dos articulaciones. El momento máximo de la viga apoyada en la mensula empotrada en la columna será: M= q x L²/ 8
Este es el porcentaje de carga que toma el apoyo. En el método del portal, como los puntos de inflexión en los travesaños se consideran a 0.10 de L, medido a partir de cada apoyo, entonces queda 0,80 de L la medida del tramo. (si consideramos la luz de la viga = 1 L.) Es decir que en cada tramo consideramos dos articulaciones, y los tramos se encuentran apoyados en dos ménsulas empotradas en las columnas.
El momento máximo de la viga apoyada en la ménsula, que mide 0,8 de L … (tramo de viga) será igual a
M = q. L2/ 8 - q. (0,80 L) 2 / 8- 0,08 q. L
El momento máximo de la ménsula, que mide 0,10 de L, donde se apoya la viga, es igual a
M= q. (0,10 L) 2 / 2 + R. 0,10. L= 0,01 q. L2 /2 + 0,4 q. L. 0,10. L
= -0,045 q. L
En los últimos pisos, debido a que las rigideces de las columnas son inferiores a las de las vigas, los puntos de inflexión se trasladan hacia abajo y en general se los supone a 0,40 de la altura del entrepiso.
Se parte de la hipótesis de que los puntos de inflexión están en la mitad de la altura de cada columna (0,5 h), esto es razonable en las columnas intermedias, porque se supone que las rigideces de las vigas y de las columnas son aproximadamente iguales en ese sector.
de tensión previa? IMP
No se, pero a una superficie de doble curvatura total negativa SI.
Se trata de agregar un gran peso propio en relación a las posibles cargas asimétricas de uso o variaciones climáticas. Este es el caso de los puentes colgantes, en los cuales las vías de circulación tienen un gran peso propio en relación al viento y al peso del transito
Pretensado: Se trata de la indtroduccion de tensiones a la estructura previas a la aplicación de las cargas agregando una fuerza previa al cable o agregando otra estructura de cables que produzca esa fuerza.
(no estoy seguro) La carga debe estar aplicada en la misma dirección que el hilo
Pueden ser cilindricas, de revolucion, paraboloides hiperbolicos.
El hilo adopta bajo:
Catenaria o parábola
Poligonal
Cuando F/L < 15
CUBIERTAS CILINDRICAS
CUBIERTAS DE REVOLUCIÓN
CUBIERTAS PARABOLOIDE HIPERBÓLICO
Pendolón, es el elemento que une las familias de cables superior e inferior y permite al conjunto actuar como un
sistema.
Elementos estructurales deben:
MECÁNICA DE SUELOS Y FUNDACIONES INDIRECTAS
En las zonas donde los estratos superficiales del suelo de fundacion no son lo suficientemente resistentes para
soportar las cargas impuestas por las bases directas de la superstructura. En estos casos se pueden producir
asentamientos locales excesivos e inadmisibles, fallas del suelo, etc.
Por el material usado, por la forma de ejecucion y colocacion, por la capacidad resistente, por el tipo de trabajo,
por la forma de su seccion transversal, por la altura alcanzada, por el perfil longitudinal.
(No se, pero los materiales son: madera, de hormigon (sin armar, armados, pretensados), de acero, mixtos.
Elemento constructivo con forma antifunicular, donde cada sección está solicitada a compresión axil
A aquellas estructuras que durante su vida útil y ante la presencia de cargas de servicio, cada sección estará sometida a compresión dominante
Porque durante su vida útil y ante la presencia de cargas de servicio, cada sección estará sometida a compresión dominante.
Un arco biarticulado se diferencia de una viga curva simplemente apoyada en que sus articulaciones fijas o sus tirantes impiden la separación de los apoyos en sentido horizontal.
A mayor altura disminuye el empuje horizontal H
Tri-articulado (isostático), Bi-Articulado o Bi-Empotrado (hiperestático)
Es el punto de intersección de la recta de acción de la resultante, de las fuerzas activas y reactivas ubicadas a la izquierda de la sección con el plano de la sección
Es el lugar geométrico que se obtendrá al unir todos los centro de presión
QxL^2 /
Si congelamos e invertimos la curva funicular tenemos el antifunicular de las cargas Arco
Cilindricas: Arco, bóveda de cañon corrido
Cubiertas de revolución: cúpula
Cubiertas en forma de silla de montar