¿QUÉ SON LAS ESTRUCTURAS? (INGENIERÍA CIVIL) - Enciclopedia de Tareas

¿QUÉ SON LAS ESTRUCTURAS? (INGENIERÍA CIVIL)


Una estructura es, para un ingeniero, cualquier tipo de construcción formada por uno o varios elementos enlazados entre sí que están destinados a soportar la acción de una serie de fuerzas aplicadas sobre ellos.

Esta definición es quizás excesivamente simplista, ya que al emplear los términos “elementos enlazados entre sí”, se induce a pensar en estructuras formadas por componentes discretos, por lo que sólo puede servir como una primera definición. La realidad es que las estructuras con componentes discretos son muy frecuentes en la práctica por lo que su estudio resulta del máximo interés. Además lo habitual es que los elementos sean lineales, del tipo pieza prismática, conocidos como vigas o barras, y cuyo comportamiento estructural individual es relativamente fácil de estudiar, como se hace en Resistencia de Materiales. Con la definición anterior serían ejemplos de estructuras una viga, un puente metálico, una torre de conducción de energía, la estructura de un edificio, un eje...

La definición anterior puede generalizarse diciendo que una estructura es cualquier dominio u extensión de un medio material sólido, que está destinado a soportar alguna acción mecánica aplicada sobre él.

Esta definición amplía el concepto de estructura a sistemas continuos donde no se identifican elementos estructurales discretos, como por ejemplo: la carrocería de un automóvil, la bancada de una máquina herramienta, un depósito de agua, un ala de avión, una presa de hormigón..., que no estaban incluidas en la idea inicial. De esta manera se introduce en realidad el estudio de problemas de mecánica de sólidos en medios continuos, que requieren del empleo de métodos sofisticados de análisis. Por esta razón este texto se limita al estudio de estructuras formadas por elementos discretos, de directriz habitualmente recta y en algunos casos curvas.

La concepción de una estructura, por parte del ingeniero, se desglosa en tres fases: fase de planteamiento, fase de diseño y fase de construcción. En la fase de diseño, que es la que interesa para el análisis estructural, se pueden distinguir a su vez las siguientes etapas:

Determinación de la forma y dimensiones generales:
se eligen el tipo de estructura y la geometría de la misma, de acuerdo con su funcionalidad y la normativa aplicable. Se determinan asimismo los materiales principales a utilizar.

Determinación de las cargas: se determinan las fuerzas exteriores que actúan sobre la estructura, así como todos aquellos efectos que puedan afectar a su comportamiento (errores de forma, movimientos de los apoyos, …).

Análisis. Consiste en determinar los esfuerzos internos y las deformaciones que se originan en la estructura como consecuencia de las cargas actuantes. Para efectuar el análisis de una estructura es necesario proceder primero a su idealización, es decir a asimilarla a un modelo cuyo cálculo sea posible efectuar. Esta idealización se hace básicamente introduciendo algunas suposiciones sobre el comportamiento de los elementos que forman la estructura, sobre la forma en que éstos están unidos entre sí, y sobre la forma en que se sustenta. Una vez idealizada la estructura se procede a su análisis, calculando las deformaciones y esfuerzos que aparecen en ella, y utilizando para ello las técnicas propias del Análisis Estructural. Para este análisis siempre se dispone, como datos de partida, de los valores de las acciones exteriores y las dimensiones de la estructura, determinadas en las fases anteriores.

Salvo en casos muy simples, para el análisis de la estructura es necesario conocer las dimensiones transversales de los elementos que la componen, pero ocurre que estas dimensiones están básicamente determinadas por los esfuerzos internos que aparecen sobre ellos, y que en principio son desconocidos. Por esta razón el análisis de una estructura suele ser en general iterativo, hasta lograr unos esfuerzos internos y unas deformaciones que sean adecuados a las dimensiones transversales de los elementos.

Para comenzar este proceso iterativo de análisis se deben imponer unos valores para las dimensiones transversales de los elementos, basándose en la experiencia, o en un predimensionamiento, que normalmente se basa en hipótesis simplificativas.

Diseño de detalles. Son propios de la tecnología usada en la construcción de la estructura: nudos de unión, aparatos de apoyo, armaduras de hormigón, etc. El análisis de estructuras no interviene en esta fase.
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Fuente:
JUAN TOMÁS CELIGÜETA
Curso de Análisis Estructural, recuperando el 11 de enero de 2014, de: http://civilrimac.files.wordpress.com/2011/08/analisis-estructural-juan-tomas.pdf