viernes, 27 de enero de 2017

Queridos seguidores la siguiente hoja de cálculo nos será de mucha ayuda con el Cálculo Estructural de Escaleras (gradas).



Los puntos que se consideran en esta planilla Excel son los siguientes:
  • Datos de la escalera
    • Paso
    • Contrapaso
    • Ancho
    • Número de escalones
  • Datos del material
    • Hormigón (concreto)
    • Acero
  • Cargas Actuantes
    • Acabado
    • Sobre carga
    • Peso propio
Se denomina análisis estructural al cálculo de las fuerzas internas y deformaciones que desarrollan los elementos de una estructura cuando ésta se ve sometida a la aplicación de cargas externas.
En esta oportunidad se presenta el método de la rigidez o método de los desplazamientos para el análisis de estructuras bidimensionales, que consiste en la relación de una carga y el desplazamiento que esta produce asumiendo un comportamiento elástico y lineal del material para un estado de pequeñas deformaciones, o también se puede definir la rigidez como la fuerza necesaria para producir un desplazamiento unitario en el sentido y dirección de la carga. El método de los elementos finitos es realmente una extensión del método de la rigidez ya que requiere subdividir la estructura en elementos discretos y sus extremos definidos como nodos; estos elementos no solo son de tipo barra sino que pueden ser tridimensionales de distintas formas geométricas que modelan en mayor complejidad un problema físico.

El texto de conceptualización general y sentido práctico, esta enfatizado en la resolución de una diversidad de ejercicios y presenta una metodología sencilla con el fin encontrar la respuesta en base a las propiedades elásticas de la estructura, además lleva al lector a comprender la forma en que operan programas de diseño reconocidos como SAP2000, ETABS, ANSYS, COMSOL, MIDAS GEN entre otros, ya que se basan en esta teoría.
Contenido:
  • CAPÍTULO 1 CONCEPTOS GENERALES
    • Matriz de rigidez local
      • Elemento tipo cercha
      • Elemento tipo viga
      • Elemento tipo pórtico
    • Matriz de transformación de coordenadas
    • Matriz de rigidez global de los elementos
  • CAPÍTULO 2 CERCHAS
    • Ejercicio 1. Cercha asimétrica con elementos inclinados
    • Ejercicio 2. Cercha rectangular con elementos inclinados
  • CAPÍTULO 3 VIGAS
    • Ejercicio. Viga de tres luces con cargas puntual, continua y variable.
    • Ejercicio. Viga de dos luces y sección en voladizo
  • CAPÍTULO 4 PÓRTICOS PLANOS
    • Análisis de pórtico simple con elemento en diagonal.
    • Análisis de un pórtico con carga distribuida sobre elemento inclinado.
  • CAPÍTULO 5 INTRODUCCIÓN A LOS ELEMENTOS FINITOS
    • Análisis de una viga con inercia variable y sección trapezoidal.
    • Ejercicio 5.1 realizado en sap2000 versión académica
    • Análisis sísmico de pórtico bidimensional de concreto con base en el reglamento NSR-10.
    • Análisis de la sección trasversal de un puente apoyado sobre una columna.
  • Momentos de empotramiento en vigas
  • BIBLIOGRAFIA
El análisis estructural está atribuido al cálculo de las fuerzas internas y desplazamientos que desarrollan los elementos de una estructura cuando ésta se ve sometida a la aplicación de cargas externas.
La finalidad del cálculo matricial consiste en agrupar toda la información necesaria en matrices que relacionan todas las variables como son las cargas, propiedades mecánicas de los miembros de la estructura y los desplazamientos desconocidos, que a su vez describen ecuaciones de equilibro en todos los nudos de la estructura, por lo tanto la solución puede ser de manera automática mediante el uso de programas o software de ordenadores que es la práctica habitual hoy en día.
En esta oportunidad se presenta el método de la rigidez o método de los desplazamientos para el análisis de estructuras bidimensionales, que consiste en la relación de una carga y el desplazamiento que esta produce asumiendo un comportamiento elástico y lineal del material para un estado de pequeñas deformaciones, o también se puede definir la rigidez como la fuerza necesaria para producir un desplazamiento unitario en el sentido y dirección de la carga.

Contenido:
CONCEPTOS GENERALES 
  • Matriz de rigidez local
    • Elemento tipo cercha
    • Elemento tipo viga
    • Elemento tipo pórtico
    • Elemento sometido a torsión
  • Matriz de transformación de coordenadas
  • Matriz de rigidez global de los elementos
CAPÍTULO 2 CERCHAS 
  • Ejercicio 1. Cercha sencilla con tres elementos
  • Ejercicio 2. Cercha con elementos en diagonal y voladizo
  • Ejercicio 3. Cercha con desplazamientos inducidos
CAPÍTULO 3 VIGAS 
  • Ejercicio 3.1. Viga de concreto en voladizo y con resorte elástico
  • Ejercicio 3.2 Viga de concreto con luces continuas
  • Ejercicio 3.3 Viga sobre base elástica
CAPÍTULO 4 PORTICOS PLANOS 
  • Ejercicio 1. Pórtico inclinado con dos elementos y cargas puntuales.
  • Ejercicio 2. Pórtico simple con asentamiento en la base y elemento resorte para controlar derivas.
  • Ejercicio 3. Pórtico inclinado con apoyo móvil y carga puntual inclinada.
CAPÍTULO 5 TORSIÓN 
  • Ejercicio 5.1. Elemento prismático con cambios de sección sometido a momentos puntuales de torsión
  • Ejercicio 5.2. Elemento prismático bien empotrado y sometido a momentos puntuales de torsión
APÉNDICE ABIBLIOGRAFIA
Este texto, se realizó con el fin de contribuir a modo de apoyo a estudiantes y profesores de ingeniería civil, mecánica, entre otras. A nivel de Pregrado y Postgrado en el aprendizaje y enseñanza del análisis estructural.
A los lectores espero sea su agrado y mucha utilidad el texto, y se vea reflejado el espíritu colaborativo de compartir el conocimiento a todos de manera libre.
Excel para realizar predimensinamiento de elementos de concreto armando. La hoja excel nos permite hacer las verificaciones y predimensionamientos de columnas, vigas y losas





Muy buen día estimados amigos seguidores de América Latina y paises de Oriente. Nuevamente su servidor Alex Henrry Palomino Encinas les escribe un nuevo post sobre Ingeniería Estructural con el objetivo de dimensionar un Reservorio Apoyado de Concreto Armado.
Para muchos profesionales que se dedican a la rama de la Ingeniería Estructural se vuelve incierto y dudoso el establecer las dimensiones o espesores que tendrá una construcción contenedora de líquido (agua) de cualquier volúmen. Esto sucede muchas veces por desconocimiento de algunos conceptos básicos sobre mecánica y resistencia de materiales, que en sí es muy fácil encontrar en cualquier libro de Resistencia de Materiales.


Pero no solo basta con conocer la parte teórica, sino en entenderla y tratar de buscarle utilidad para solucionar problemas del mundo real, y es aquí en donde nuestro conocimiento se verá reflejado en resultados de diseños optimos, aplicando nuestro conocimiento de manera conciente.
En muchos paises del Continente Americano se utilizan los reportes del American Concrete Institute, ACI, siendo el adecuado para este caso de estructras contenedoras de líquidos, el ACI 350, que dicta los requisitos mínimos que debemos cumplir para el diseño de construcciones como Reservorios, Tanques o Depósitos.

Este post quiere compartir dos hojas excel y un primer vídeo donde se les da todos los fundamentos para el dimensionamiento de Tanques, Reservorios o Depósitos Apoyados de Concreto Armado, contenedoras de agua. Basado en los requisitos del ACI 350, se calculan de manera preliminar los espesores de los componentes primarios del tanque circular, para un volúmen de 1510 m3.
Los componentes primarios que se dimensionan son los siguientes:
Pared del Tanque.
Domo o techo
Viga Anular
Losa de Fondo

Además se realiza la verificación de Estabilidad Vertical bajo la condición de cuando el tanque se encuentra vacío. Cabe destacar que el espesor del tanque se calculó para el estado de cuando el concreto se encuentra a tensión anular, producida por la presión hidrostática del agua, haciendo uso de los coeficientes proporcionados por la Portland Cement Association, PCA, bajo la condición de base empotrada con borde libre (sin techo), todo esto sin considerar la participación del refuerzo, ya que en esta fase del diseño todavía no conocemos la cuantía requerida.
Debemos entender que todo lo indicado solamente abarca dimensionamiento preliminar. El espesor final se establece teniendo en cuenta la participación del refuerzo para estados límites.
A continuación se les deja el enlace del vídeo donde se explican fundamentos básicos a tener en cuenta al momento de comenzar un proyecto de diseño y construcción de este tipo de estructuras.
Podrán visualizar los Vídeos "DISEÑO SÍSMICO DE EDIFICACIONES CON SAP2000", elaborados por el Ph.D. Genner Villarreal Castro, como complemento de su Libro "Diseño Sísmico de Edificaciones".








Sap 2000 es un programa con muchas características que le hacen uno de los mejores en el campo, por ejemplo la posibilidad de cálculo automático de masas, que evita la necesidad de introducir la masa de un edificio para consideraciones sísmicas, permitiendo así  automáticamente las masas dependiendo del caso de carga que se escoja. Además, otra de las características que le hacen un programa especial y de mucha eficacia en el campo es que tiene ordenación y filtrado de resultados. Esta característica facilita la obtención de resultados del modelo en forma filtrada, y adicionalmente también permite ordenar los datos de diferentes maneras. Y para que puedas sacarle provecho al máximo, ya puedes acceder al tutorial de SAP 2000 y así hacerte todo un experto como usuario.




Es importante destacar que este programa cuenta con más de treinta años en el mercado y en el contexto de proyectos es muy útil y de mucho prestigio ya que su interfaz de usuario no solamente es intuitiva y versátil, sino que también es sofisticada sin que esto dificulte la realización de las operaciones. Las herramientas de diseño y motor permiten realizar análisis y diseños que son amplios y exactos en relación a los trabajos de transporte y de instalaciones; bien sea que los trabajos de instalaciones tengan que ver con la industria o las obras públicas, o con instalaciones deportivas, SAP 2000 es el programa líder. La ingeniería estructural ha sido revolucionada por sus prestaciones, pues con el programa es posible llevar a cabo todo tipo de análisis sobre cualquier estructura además del diseño de sus elementos de forma individualizada y bajo los reglamentos más conocidos de la ingeniería estructural.



Todas estas cualidades, podrás aprovecharlas con un vistazo al tutorial de SAP 2000, podrás familiarizarte con las opciones como el inicio de modelos con preferencias predefinidas, con la que podrás definir en un mismo archivo las preferencias de diseños, combinaciones de material de carga, casos de carga, propiedades de materiales.
Así que todas esas funcionalidades son razones para que aproveches el tutorial de SAP 2000 y te conviertas en un experto en su utilización para así poder dibujar libremente todo tipo de sección con un módulo integrado. Y es que mediante el programa al hacel el dibujo, se realiza automáticamente el cálculo de las propiedades.

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