05 estereoestructuras 04

Cálculo de Cortes y Dimensionado en Estructuras

Distribución del Corte Máximo

• Se menciona el corte máximo aplicado en el nudo del módulo, que se distribuye entre las cuatro diagonales. Cada diagonal toma un valor de corte denominado Q prima.

• Se discute la importancia de entender teóricamente este cálculo, ya que no siempre se proporciona una tabla numérica en los exámenes finales.

Cálculo del Esfuerzo en Diagonales

• El esfuerzo que toma cada diagonal (Q prima) se calcula a partir del corte máximo obtenido de las reacciones previas, considerando la luz del módulo y su altura.

• Para dimensionar el tubo de la diagonal, se utiliza la fórmula: superficie necesaria = Q prima / tensión admisible acero.

Verificación y Procedimiento

• Se verifica compresión con pandeo utilizando un coeficiente específico y asegurando que el resultado sea menor a la tensión admisible.

• La luz de la diagonal es igual a la luz del módulo, lo cual simplifica los cálculos para determinar alturas definitivas.

Importancia del Diseño Teórico

• En el diseño estructural es crucial calcular solicitaciones, momentos y reacciones, así como dimensionar barras comprimidas y traccionadas.

• Se enfatiza que para ejercicios completos de estructuras estereométricas, es más importante comprender el diseño teórico que realizar cálculos numéricos extensos.

Cálculo de Viguerías

• Al calcular vigas, se debe considerar el ancho de influencia para determinar correctamente las cargas (Q).

• La carga en cada viga varía según su ancho de influencia; por ejemplo, una viga central recibe mayor carga debido a su posición estratégica.

Análisis Final sobre Anchos de Influencia

• Las vigas tienen diferentes anchos de influencia dependiendo de su ubicación; esto afecta directamente cómo se distribuyen las cargas.

• La carga total sobre cada viga depende tanto del estado más cargado como del ancho influencia asignado a cada una.

Cálculo de Momentos y Reacciones en Vigas

Introducción a los Cálculos

• Se discute la importancia de tomar en cuenta la luz hasta la columna y el apoyo al realizar cálculos estructurales.

• Se menciona que se utilizan fórmulas similares para calcular momentos positivos y negativos en tramos y apoyos, destacando el uso de Q cdot L^2 / 2 para tramos y Q cdot L^2 / 8 para apoyos.

Análisis de Cargas

• La carga Q se determina según la viga analizada, derivada del estado 3 multiplicado por el ancho de influencia correspondiente.

• Se explica que diferentes vigas pueden tener cargas distintas, lo que afecta los cálculos de momento y reacciones.

Dimensionamiento Estructural

• El cálculo de las reacciones se realiza con q cdot l / 2 , lo cual ayuda a determinar el corte máximo en la viga.

• Se dimensionan barras comprimidas utilizando un procedimiento similar al utilizado para las placas, considerando esfuerzos de compresión e introduciendo factores como pandeo.

Comparación entre Vigas y Placas

• Las diagonales también son dimensionadas siguiendo un proceso análogo, calculando cortes máximos basados en solicitaciones previas.

• Se establece una relación entre vigas y placas, indicando que ambas estructuras trabajan conjuntamente dentro del sistema.

Uso de Capiteles en Estructuras

Alternativa a las Vigas

• Se introduce el concepto de utilizar capiteles como elementos intermedios entre placas y columnas para evitar problemas como el punzonado.

Cálculo Modificado

• Al usar capiteles, es necesario recalcular la placa utilizando fajas o pórticos sustitutos que absorben parte del esfuerzo normalmente soportado por vigas.

Ajustes en Momentos

• Los momentos calculados deben ajustarse mediante coeficientes (1.2 para tramos simples y 1.4 para apoyos), además de considerar relaciones entre luces para distribuir adecuadamente los momentos.

Distribución de Esfuerzos

Métodos de Distribución

• Para calcular momentos distribuidos sobre la placa, se multiplica por coeficientes específicos dependiendo del tipo de tramo o apoyo.

Influencia del Ancho

• En el eje X, se toma una faja que divide entre columnas; mientras que en el eje I se selecciona una faja central debido a su mayor ancho de influencia.

Conclusiones sobre Cálculos Estructurales

• La carga máxima considerada será aquella del estado más cargado (estado 3), ajustándose según las dimensiones específicas del sistema estructural.

Análisis de Cálculos Estructurales en Pórticos

Influencia del Ancho y Cálculo de Q

• Se discute la influencia del ancho del pórtico naranja en el cálculo de Q, utilizando el eje I y el estado 3 como referencia para determinar las cargas.

• El Q de módulo se refiere al eje específico que se está analizando, mientras que la luz de tramo es la distancia entre apoyos, ejemplificada con 30 m.

• Se multiplica el momento por un coeficiente (1.2 para tramos y 1.4 para apoyos), además de considerar la relación entre luz de módulo y luz utilizada para calcular Q.

Reacciones y Dimensionamiento

• Al calcular reacciones, se utiliza el mismo procedimiento que antes: Q por L sobre 2, considerando la luz del tramo correspondiente.

• Se dimensionan barras comprimidas y traccionadas tomando en cuenta momentos máximos, especialmente si hay flexión compuesta debido a cubiertas pesadas.

Cálculo del Capitel

• El capitel es el primer elemento que recibe esfuerzo cortante; su cálculo es crucial antes de proceder con las diagonales.

• El esfuerzo cortante máximo se distribuye en las cuatro diagonales del capitel, aplicando fórmulas similares a las utilizadas anteriormente.

Procedimiento para Diagonales

• Para calcular diagonales, se usa un corte dividido entre cuatro; esto permite obtener un nuevo Q prima para las diagonales de la placa.

• Cada valor que llega a los nudos del capitel representa el corte máximo dividido por cuatro, lo cual afecta cómo se calculan las diagonales.

Repetitividad en Dimensionado

• El procedimiento es repetitivo; aunque cada barra se dimensiona según su función (compresión o tracción), los cálculos son similares.

• Es probable que no se requiera un procedimiento completo en ejercicios prácticos; más bien, pueden pedirse medidas específicas o dimensionados parciales.

¿Cómo afectan los voladizos a la estructura?

Discusión sobre el examen y fórmulas

• Se menciona que antes de la virtualidad no se permitían fórmulas ni tablas durante los exámenes, lo que complicaba el proceso de resolución.

• Se hace referencia a preguntas de opción múltiple y verdadero/falso discutidas anteriormente, enfocándose en las estructuras.

Efecto de los voladizos en la estereoestructura

• Se explica que al agregar voladizos a una placa simplemente apoyada, se genera un momento negativo que reduce el momento del tramo.

• La reducción del momento en el tramo implica menor esfuerzo, lo cual permite utilizar un diámetro de barra más pequeño.

Pregunta teórica sobre esfuerzos en estereoestructuras

• Se plantea una pregunta teórica sobre las ventajas de ciertos apoyos diseñados por arquitectos para tomar esfuerzos en las estructuras.

• Los capiteles y diagonales son mencionados como elementos clave para evitar el punzonado entre columnas y placas.

Distribución de esfuerzos

• Se discute cómo los esfuerzos de corte se distribuyen desde el apoyo hacia las diagonales, afectando la sección del tubo utilizado.

• El esfuerzo máximo se presenta cerca del apoyo y disminuye hacia la placa, lo que justifica variaciones en las secciones del tubo.

Conceptos finales sobre diseño estructural

• La reacción en el apoyo es igual al corte máximo; esto es fundamental para entender cómo se equilibran cargas en vigas.

• Las barras deben dimensionarse considerando tanto compresión como pandeo debido al esfuerzo cortante máximo presente.

¿Cómo mejorar el comportamiento estructural?

Elementos intermedios en estructuras

• Se menciona la ausencia de elementos intermedios, como vigas o capiteles, en los ejemplos analizados. Esto se considera una deficiencia que podría mejorarse al incluir estos elementos.

• La adición de voladizos se propone como una solución para reducir momentos en tramos apoyados. Se explica que esto permite utilizar diámetros de barras más pequeños debido a la aparición de un momento negativo en el apoyo.

Comportamiento de las barras

• En estructuras simplemente apoyadas, las barras superiores están sometidas a compresión y las inferiores a tracción. Las diagonales también experimentan esfuerzos de corte, lo que requiere un análisis cuidadoso para su dimensionamiento.

• Se compara el comportamiento entre diferentes sistemas de apoyo, sugiriendo que distribuir los esfuerzos entre más elementos puede permitir reducir secciones necesarias para columnas y otros soportes.

Distribución de esfuerzos

• Al tener múltiples elementos (columnas, puntales y tensores), los esfuerzos se distribuyen mejor, lo cual puede llevar a una reducción en el tamaño necesario de las columnas.

• Se discute la posibilidad de considerar ciertos tensores como apoyos intermedios, lo cual podría ayudar a disminuir momentos en tramos y mejorar la distribución del esfuerzo.

Modificaciones estructurales

• La idea de elevar columnas y agregar tensores es presentada como una forma potencial para eliminar columnas adicionales mientras se mantiene la estabilidad estructural mediante nuevos puntos de apoyo.

• Sin embargo, se cuestiona si esta estrategia realmente favorece la estructura o si complicaría demasiado el cálculo al introducir demasiados puntos de vinculación.

Consideraciones finales sobre diseño

• Se enfatiza la importancia del elemento viga o capitel para evitar efectos indeseables como el punzonado. Esta falta es vista como un problema recurrente en los ejemplos discutidos.

• Finalmente, se menciona que los ejercicios prácticos deben incluir predimensionado y análisis teórico sobre cómo trabajar con estéreos y otros sistemas estructurales.

Análisis de Cargas en Estructuras

Cálculo de la Carga de la Cubierta

• Se menciona que se tiene una carga de 100 kg por metro cuadrado para la cubierta, lo cual es crucial para el análisis estructural.

• Es necesario modificar los estados de carga y calcular las solicitaciones, incluyendo el módulo Q, así como considerar las barras comprimidas y traccionadas debido a la carga pesada.

Procedimientos y Repetitividad en el Análisis

• El proceso es descrito como intenso y repetitivo, indicando que se requiere un esfuerzo considerable para realizar todos los cálculos necesarios.

• Se hace referencia a materiales adicionales (PDF con fotos) utilizados durante el curso sobre estructuras en cúpulas, sugiriendo que hay recursos complementarios disponibles.

Consideraciones sobre Curvaturas

• Se menciona que existen estructuras con simple y doble curvatura, pero se aconseja no enfocarse en estos temas ya que son considerados complicados.