Principios Fundamentales de Diseño e Ingeniería Estructural: Esfuerzos y Tipologías

Fundamentos de Diseño e Ingeniería Estructural

Este documento recopila los conceptos esenciales sobre la función, clasificación y comportamiento de las estructuras ante las cargas y esfuerzos a los que son sometidas.

Conceptos Fundamentales de las Estructuras

1. Las estructuras tienen como finalidad: sujetar elementos, mecanismos, instalaciones o cualquier cuerpo; además, también pueden vencer barreras.
2. Una estructura es estable cuando se sostiene por sí misma.
3. Una estructura es inestable cuando no se sostiene por sí misma.
4. El centro de gravedad se considera el punto donde se halla concentrada toda la masa de un cuerpo y que, sujetado por ese punto, el cuerpo está en equilibrio.

Reglas para Aumentar la Estabilidad Estructural

Para aumentar la estabilidad de una estructura es necesario seguir las siguientes reglas:

• El centro de gravedad debe estar lo más bajo posible.
• La base de las estructuras ha de ser lo más ancha posible.
• El centro de gravedad debe estar sobre la vertical de un punto de la base.

Tipos de Esfuerzos Estructurales

Los 5 esfuerzos elementales a los que puede estar sometida una estructura son:

• La tracción
• El corte o cizalladura
• La compresión
• La flexión
• La torsión

Definiciones de Esfuerzos

4. El corte o cizalladura es el esfuerzo al que está sometido un elemento de la estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a cortarlo.
5. La tracción es el esfuerzo al que está sometido un elemento de la estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a estirarlo.
6. La flexión es el esfuerzo al que está sometido un elemento de la estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a curvarlo.
7. La torsión es el esfuerzo al que está sometido un elemento de la estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a retorcerlo.
8. La compresión es el esfuerzo al que está sometido un elemento de la estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a comprimirlo.

Pandeo

22. ¿Qué es el pandeo? Es la combadura de un elemento largo y estrecho en su parte central cuando está sometido a compresión.

Clasificación y Elementos de las Estructuras

Estructuras Entramadas

2. Las estructuras entramadas se construyen con elementos horizontales y verticales.
3. ¿Cuáles son los elementos de una estructura entramada? Elementos verticales y horizontales.

Elementos Constructivos

15. Los elementos verticales son: los que soportan el peso de toda la estructura en una pequeña sección (los pilares), o bien lo reparten a lo largo de paredes maestras o muros.
16. Los elementos horizontales son: las vigas y las jácenas.

Estructuras Laminares

6. Las estructuras laminares están basadas en la utilización de láminas a las que se da forma para aumentar su resistencia.
7. Las estructuras laminares están formadas por láminas y a veces sujetas a estructuras.

Estructuras Colgadas

8. Las estructuras colgadas se utilizan en: puentes donde la carga la soportan los cables sujetos a las torres.

Estructuras Trianguladas

11. Las estructuras trianguladas se construyen uniendo barras para formar triángulos.
12. Los elementos más importantes de las estructuras trianguladas son: las barras, los tirantes y los nudos.
13. La característica principal de las estructuras trianguladas es que están compuestas por barras entrelazadas que forman triángulos, resultando en una estructura rígida.

Estructuras Macizas

14. Las estructuras macizas y pesadas se construyen a base de acumular materiales. Son las más antiguas.