Diseño Estructural

ESTUDIO DEL SUELO DE CIMENTACIÓN Todas las obras de ingeniería tienen una acción activa sobre el suelo a través de las cargas que se aplican. Estas cargas pueden variar en su intensidad y forma de aplicación ( concentrada, distribuida, etc. ). El estudio de suelos debe proveer información suficiente para que el ingeniero proyectista pueda efectuar los análisis apropiados, de tal manera que los suelos soporten las cargas con factores de seguridad adecuados y sin que ocurran asentamientos perjudiciales. 1.1 CARACTERÍSTICAS DEL SUELO De acuerdo al estudio de suelos , del Laboratorio de Estructuras y Ensayos de Materiales, el suelo presenta las siguientes características: Superficialmente está constituido por un material de relleno, que contiene desechos, arena fina y arcilla en estados semi-húmedo. Todo esto hasta 0.80 m. de profundidad. Subyaciendo a este estrato encontramos una estratificaría errática. Predomina una arena fina limosa de color marrón claro, con presencia de finos no plásticos. Clasificación según el Sistema Unificado SUCS : SM. Se encuentra en esta solido o como la afirmación  de suelos .

                                                         

          

La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles y otras obras civiles.

                                                         

• Estructuración Cuando se requiera, se hará una estructuración preliminar, proponiendo ubicación y dimensiones de los elementos estructurales que permitan afinar un proyecto arquitectónico.
• .Análisis Este se realizara con programas de computación que utilizan el método de las rigideces, y nos proporcionan los desplazamientos y elementos mecánicos de los miembros de la estructura.
• Diseño En base a los elementos mecánicos del análisis, se proporcionan las dimensiones y armados de los miembros de la estructura.
  

  Métodos del diseño estructural

Diseño por medio de modelos

Se recomienda en el diseño de elementos estructurales de forma muy compleja que no son fáciles de analizar por medio de los modelos matemáticos usuales.

Método de los esfuerzos de trabajo o de esfuerzos permisibles o teoría elástica

Los elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o de trabajo se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos también basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo así calculados, deben mantenerse por debajo de ciertos esfuerzos permisibles que se consideran aceptables, el método es razonable en estructuras de materiales con un comportamiento esencialmente elástico.

Método de la resistencia o método de factores de carga y de reducción de resistencia o teoría plástica

Los elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico-lineal. Las secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado. La resistencia de la sección se determina prácticamente en la falla o en su plastificación completa.

Métodos basados en el análisis al límite

En este criterio se determinan los elementos mecánicos correspondientes a la resistencia de colapso de la estructura (formación de suficientes articulaciones plásticas para llegar a la falla total de la estructura). Se hace un análisis estructural plástico.

Métodos probabilísticos

Las solicitaciones que actúan sobre las estructuras, así como las resistencias de estas son cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden calcularse por métodos determinísticos como se supone en los criterios de diseño anteriores. Esto nos conduce a pensar en métodos basados en la teoría de las probabilidades. Las principales limitaciones que se tienen en la actualidad son que no se tiene suficiente información sobre las variaciones tanto de las solicitaciones que deben de considerarse como la resistencia de los materiales y de las estructuras construidas con él.

         

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Principios del Diseño estructural

•Seguridad

•Funcionalidad

•Economía

Una estructura se diseña para que no falle durante su vida útil. Se reconoce que una estructura falla cuando deja de cumplir su función de manera adecuada. Las formas de falla pueden ser: falla de servicio o falla por rotura o inestabilidad. La falla de servicio es cuando la estructura sale de uso por deformaciones excesivas ya sean elásticas o permanentes. La falla por rotura (resistencia) o inestabilidad se da cuando hay movimiento o separación entre las partes de la estructura, ya sea por mal ensamblaje, malos apoyos o rompimiento del material.

Seguridad

La seguridad se determina controlando las deformaciones excesivas que obligan a que salga de servicio o el rompimiento o separación de alguna de sus partes o de todo el conjunto. Una de las condiciones de seguridad, la estabilidad, se puede comprobar por medio de las leyes de equilibrio de Newton. En el caso particular de fuerzas estáticas la ecuaciones generales del equilibrio son Σ F=0 y Σ M=0, las cuales deben ser satisfechas por la estructura en general y por cada una de sus partes. El principio de acción y reacción es uno de los conceptos básicos de uso general en las estructuras, encontrar fuerzas actuantes y fuerzas resistentes hace parte del diario de la ingeniería estructural. Este principio dice: “para toda fuerza actuante debe haber algo que produzca una reacción que contrarreste el efecto o en otras palabras para una fuerza actuante existe una reacción de igual magnitud, dirección pero sentido contrario”. La condición de seguridad de resistencia a la rotura de los elementos que la componen y de las uniones entre estos, depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados.

Funcionalidad

La estructura debe mantenerse en funcionamiento durante su vida útil para las cargas de solicitación. Un puente que presenta deformaciones excesivas daría la sensación de inseguridad y la gente dejaría de usarlo, en ese momento deja de ser funcional.

Economía

El aprovechamiento de los recursos determina un reto para el diseño estructural. En la economía se conjuga la creatividad del ingeniero con su conocimiento.

construcciones

Se dice que también deben de cumplir con propiedades como aislamiento térmico, aislamiento acústico, impermeabilidad, división de aposento, entre otras. Se puede producir un fallo en la estructura cuando la parte rígida y la parte plástica del elemento están en exceso, sin embargo si se mantiene un buen nivel de estos dos es probable que tenga un rendimiento avanzado. En cada país existen normas legales que regulan la formación de diseños estructurales, protegiendo a los individuos en caso de accidentes como rupturas de la edificación y posibles derrumbamientos.