Conceptos Fundamentales de Ingeniería Estructural

Conceptos Clave en Ingeniería Estructural

Ingeniería Estructural

Aplicación del conocimiento al comportamiento de los materiales y de la disposición de las partes de un todo para determinar las características deseables de una construcción.

Propiedades de los Materiales

Propiedades Mecánicas

Resistencia a los esfuerzos, módulo de elasticidad, módulo cortante, relación de Poisson, ductilidad, peso volumétrico, fluidez, resistencia a la corrosión, coeficiente de temperatura.

Propiedades Físicas

Tamaño, forma, longitud, rugosidad, uniformidad.

Características Deseables de una Construcción

Segura, durable, económica, accesible, estética, eficiente.

Proceso de Diseño Estructural

Fases

1. Planeación: Objetivo o función, uso de la construcción, establecer diferentes soluciones, estudios previos.

2. Análisis Estructural: Determinar o predecir el comportamiento de la estructura bajo las solicitaciones o acciones a las que se le impongan.

   • Esfuerzo: Axial (Tensión y Compresión), Cortante, Torsión, Flexión (Tensión y Compresión).

   • Deformaciones: Deflexiones y Desplazamientos.

   • Reacciones en los apoyos: Para diseñar la cimentación y conexiones.

Estados Límite

Estado Límite de Falla

Se pone en riesgo una parte de la misma y compromete la seguridad de los usuarios (Esfuerzo, Pandeo, Compresión, Asentamiento, Vibración, Incendio).

Estado Límite de Servicio

La estructura deja de ser funcional y causa inseguridad a los usuarios (Grietas, Humedad, Corrosión, Agrietamiento, Vibración).

Solicitaciones o Acciones

Definición y Clasificación

Todo aquello que causa una respuesta estructural, y se clasifican en función de su permanencia con el tiempo de la estructura.

Cargas Permanentes

Siempre están ahí y no varía su magnitud, fáciles de prever y ocupan una posición permanente (Peso propio, maquinaria).

Acciones Variables

Producto del uso y ocupación de la construcción, cambian con el tiempo (Carga Viva, Mobiliario, Vibraciones, Paso de vehículos, Impacto, Cambio de temperatura).

Acciones Accidentales

Alcanzan una magnitud importante en poco tiempo (Sismo, Viento, Nieve, Granizo, Tsunami, Ceniza volcánica).

Combinación de Cargas

Es la consideración de que las diferentes acciones actúan simultáneamente, considerando las posibilidades establecidas en reglamentos y normas.

Factor de Seguridad

Es una holgura que permite considerar situaciones no controlables; el esfuerzo del elemento debe quedar por debajo de un valor permisible antes de la falla.

Desempeño Estructural

Refiere al estado de la estructura y a los componentes de la edificación después de la aplicación de un estado de cargas.

Características Deseables en el Desempeño

Esfuerzos, Deformaciones, Reacciones en los apoyos.

Normatividad y Reglamentos

RCCDMx, NTC, ASTM, ACI, IMCA, NOM, NMX, ASCE, ISO, AASHTO.

Tipos de Conexiones

Conexiones Rígidas

Transmiten fuerzas y momentos; los desplazamientos son iguales.

Conexiones Articuladas

Solo hay transmisión de fuerzas; los desplazamientos pueden ser diferentes.

Estructuración

Proceso de definir la forma de la estructura.