Análisis estructural se refiere al uso de las ecuaciones de la

Análisis estructural
se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar
los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura resistente,
como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el análisis
dinámico estudiaría el comportamiento dinámico de dichas estructuras y la aparición de
posibles vibraciones perniciosas para la estructura.
Para resolver un problema de análisis estructural es necesario hacer tanto un estudio
matemático, para determinar las cargas y esfuerzos que afectan a la estructura, como un
estudio arquitectónico, para determinar el material a utilizar en la construcción de la estructura
así como sus dimensiones.
Diseño estructural
El diseño estructural se realiza a partir de un adecuado balance entre las funciones propias
que un material puede cumplir, a partir de sus características naturales específicas,
sus capacidades mecánicas y el menor costo que puede conseguirse. El costo de
la estructura siempre debe ser el menor, pero obteniendo el mejor resultado a partir de un
análisis estructural previo.
El diseño estructural debe siempre de obtener un rendimiento balanceado entre la parte rígida
y plástica de los elementos, ya que en muchas ocasiones, un exceso en alguno de éstos dos
aspectos pueden conducir al fallo de la estructura.
Usualmente los materiales utilizados en la parte estructural deben cumplir otro tipo de
funciones, tales como aislante térmico, acústico, intemperie, impermeabilidad, división de
aposentos y otros propios dentro de una estructura.
Además, dentro de otras funciones que cumplen los elementos dentro del diseño estructural
están los aspectos arquitectónicos, los cuales deben ser integrados dentro del diseño
estructural, a fin de obtener el mejor rendimiento de la estructura total.
El diseño de una estructura parte de una tipología base para a continuación realizar el cálculo
adecuado de resistencias en cada una de sus partes conocidos los materiales y las cargas
actuantes.
Para un diseño adecuado se deben tener en cuenta las combinaciones de cargas y en general
cualquier situación a la cual se pueda ver sometida la estructura
Etapas del Diseño Estructural.
Etapa 1 - Estructuración: En esta etapa se define principalmente el sistema
Estructural a utilizar. Se elabora un esquema preliminar con dimensiones, distancias,
materiales, tipos de elementos y secciones.
Etapa 2 – Estimación de Acciones: En esta etapa se identifican las acciones que
van a actuar sobre el sistema estructural durante su vida útil. Entre estas acciones se
encuentra, por ejemplo, las acciones permanentes como la carga muerta,
acciones variables como la carga viva, acciones accidentales como el viento y el
sismo.
Etapa 3 – Predimensionado: En esta etapa se realiza un predimensionado de los
elementos que conforman la estructura tomando en cuenta el sistema estructural
adoptado y las acciones que inciden sobre la misma. En esta etapa es fundamental
la experiencia del ingeniero ya que un predimensionado optimo reduce el tiempo de
análisis.
Etapa 4 – Idealización de la Estructura: Consiste en seleccionar un modelo
teórico y analítico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo
disponibles. Esto incluye:
a) Definir materiales y secciones a utilizar.
b) Elaboración de un modelo plano o tridimensional que representa las
principales características geométricas de la estructura, incorporando los
elementos que la conforman con sus respectivas secciones y materiales
asociados tomando en cuenta el predimensionado realizado.
c) Establecer las condiciones de unión entre los elementos y los vínculos de
apoyo de la estructura.
d) Aplicar las acciones permanentes, variables y accidentales.
Etapa 5 – Análisis Estructural: Se define como el procedimiento que lleva la
determinación del sistema estructural ante la solicitación de las acciones externas
que puedan incidir sobre dicho sistema. La respuesta de una estructura o de un
elemento bajo una acción determinada; está en función de sus propias
características y puede expresarse en términos de deformaciones, desplazamientos,
esfuerzos, fuerzas, reacciones, vibraciones, agrietamiento, etc.
Etapa 6 – Diseño Estructural: En esta etapa se definen los elementos que
cumplen bajo los criterios de resistencia y de servicio, tomando en cuenta las
máximas solicitaciones provenientes del análisis y los aspectos normativos que
apliquen.
4. Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructurales
Clasificación:
Atendiendo los conceptos de seguridad estructural y de los criterios de diseño, la clasificación mas racional de
las acciones se hace en base a la variación de su intensidad con el tiempo. Se distinguen así los siguientes
tipos de acciones:
Acciones permanentes.
Son las que actúan en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no varía
con el tiempo. Pertenecen a este grupo las siguientes.
1.- Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la
construcción
2.- Empujes estáticos de líquidos y tierras
3.- Deformaciones y desplazamientos debido al esfuerzo de efecto del pre-esfuerzo y a movimientos
diferenciales permanentes en los apoyos
4.- Contracción por fraguado del concreto, flujo plástico del concreto, etc.
Acciones variables.
Son aquellas que inciden sobre la estructura con una intensidad variable con el tiempo, pero que
alcanzan valores importantes durante lapsos grandes
Se pueden considerar las siguientes:
1.- Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al funcionamiento propio de la construcción y que no
tienen carácter permanente
2.- Cambios de temperaturas
3.- Cambios volumétricos
Acciones accidentales.
Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la construcción y que puede tomar valores
significativos solo durante algunos minutos o segundos, a lo mas horas en toda la vida útil de la estructura.
Se consideran las siguientes
1.-Sismos
2.-Vientos
3.-Oleajes
4.-Explosiones
Para evaluar el efecto de las acciones sobre la estructura requerimos modelar dichas acciones como fuerzas
concentradas, lineales o uniformemente distribuidas.
Si la acción es de carácter dinámico podemos proponer un sistema de fuerzas equivalentes o una excitación
propiamente dinámica.