Tipos de Estructuras

Estructuras con Elementos Discretos

En estas estructuras, una dimensión es mayor que las otras. El material se agrupa en torno a una línea directriz del elemento.

Estructuras con Elementos Continuos

En estas estructuras, el material se distribuye por toda la estructura sin seguir ningún tipo de patrón o comportamiento concreto.

Principios de Compatibilidad

Estructura Isostática

Las ecuaciones de equilibrio son suficientes para determinar las reacciones.

Estructuras Hiperestáticas

Se necesitan tantas ecuaciones como el grado hiperestático de la ecuación. El comportamiento de una estructura depende de: acciones y deformaciones, geometría de la estructura y tipo de material.

  • Cuerpos Homogéneos: Todas las partículas del campo son iguales.
  • Cuerpos Isótopos: Las mismas propiedades para todas las direcciones.
  • Bisectriz: Línea que une los baricentros de todas las secciones transversales.

Hipótesis Básicas de Comportamiento

Teoría de Primer Orden

Se analiza el equilibrio de la estructura sin deformar.

Teoría de Segundo Orden

Se analiza el equilibrio de la estructura deformada.

Principio de Saint Venant: Acciones equivalentes producen efectos equivalentes, salvo en el entorno de aplicación de las cargas.

Principio de Superposición: El efecto producido por un conjunto de acciones es igual a la suma de los efectos producidos por cada una de las acciones por separado.

Hipótesis de Navier: Las secciones transversales planas antes de la deformación, siguen siéndolo después de la deformación, ya que lo único que puede variar es su giro o posición.

Acciones

Conjunto de causas internas o externas que producen estados tensionales en una estructura:

  • Según su naturaleza:
    • Directas: Causadas por fuerzas concentradas o distribuidas.
    • Indirectas: Producidas por deformaciones.
  • Según causen o no aceleración significativa: Dinámica o estática.
  • Según su variación en el tiempo:
    • Permanente:
      • Constante: Actúan en todo momento con el mismo valor y en el mismo sitio.
      • No constante: Actúan en todo momento, pero con diferente posición y magnitud.
    • Variable: Varían frente a un valor medio.
    • Accidentales: Son aquellas que se producen de imprevisto.
  • Según su posición en el espacio: Fijas o variables.

Hipótesis de la Flexión Pura

  • En la deformación, unas fibras se acortan y otras se alargan, existiendo entre ambas una capa de fibra que no sufre variación, llamada fibra neutra.
  • El sólido en flexión se mantiene dentro de los límites de elasticidad proporcional (Ley de Hooke).
  • Las secciones planas antes de la deformación siguen siendo planas después de ella (Ley de Navier).
  • Las deformaciones son suficientemente pequeñas para que las acciones de las fuerzas externas no se vean modificadas en primera aproximación por la deformación.

Teorema de Mohr

Primer Teorema: El ángulo φ que forman dos tangentes a la elástica en los puntos A y B es igual al área del diagrama de momentos, comprendida entre dichos puntos, dividida por la rigidez de flexión EI.

Segundo Teorema: La distancia desde un punto B de la elástica a la tangente en otro punto A, medida sobre la vertical de B, es igual al momento estático, respecto a B, del área del diagrama de momentos, comprendida entre dichos puntos, dividida por la rigidez de flexión EI.

Pandeo

Clasificación de las secciones: En el Código Estructural de Acero y el CTE DB-SE-A se clasifican las secciones según el tipo de fenómeno de inestabilidad local que puede aparecer en sus zonas de chapa comprimida y que puede afectar tanto a su resistencia como a su capacidad de rotación. Esta clasificación permite determinar el tipo de análisis global de esfuerzos a utilizar en el cálculo de la estructura y fijar los criterios para obtener su resistencia frente a solicitaciones de flexión y compresión.

Las Cuatro Clases de Sección

Clase 1 (Plástica): Las secciones de clase 1 son aquellas en las que se pueden formar rótulas plásticas permitiendo la redistribución de esfuerzos sin que se vean afectadas por fenómenos de abolladuras en sus zonas comprimidas. Son todas aquellas secciones robustas.

Clase 2 (Compactas): Son aquellas en las que la capacidad del giro está limitada por fenómenos de inestabilidad local, por lo tanto, únicamente se admite un análisis de esfuerzos obtenidos en régimen elástico. Son secciones menos robustas que pueden llegar a la plastificación completa, pero sin permitir el giro de las secciones ya que se abollan.

Clase 3 (Semicompactas): En estas secciones, la fibra externa puede alcanzar el límite elástico, pero debido a la inestabilidad de zonas comprimidas, no es posible alcanzar la redistribución de tensiones.

Clase 4 (Esbelta): Las secciones de clase 4 son las formadas por elementos esbeltos, en las cuales, la fibra externa no alcanza ni siquiera el límite elástico del acero debido a fenómenos de inestabilidad local.