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Metodos Aproximados de Analisis Estructural

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Diana De León Nuñez

on 12 April 2016

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Transcript of Metodos Aproximados de Analisis Estructural

Armados Company
Universidad Autónoma de Santo Domingo

Métodos Aproximados de Análisis Estructural
Diana De León
Robert Volquez
Ernesto Rivas
Wilda Batista
Jerson Méndez
Jesús Bonilla
Victor Luna
Johan González


Expositores:
Análisis Aproximado de Vigas Continuas
Cargas laterales en marcos fijos aporticados de construcción. (
Método del Portal)
Cargas laterales en marcos fijos aporticados de construcción. (
Método del Voladizo)
Cargas verticales sobre marcos aporticados
(Método de la Rotula)

Análisis de marcos aporticados
Marcos aporticados
Cargas verticales sobre marcos aporticados "Metodo de la Rótula "
Importancia de los métodos aproximados para el Análisis de Estructuras
Para la estimación de costos de diseños alternativos, los análisis aproximados en ocasiones son de mucha utilidad.

Los análisis aproximados son muy útiles para comprobar en forma somera las soluciones “exactas” de la computadora.

Un análisis “exacto” puede ser muy caro, sobre todo si se efectúan estimaciones y diseños preliminares.
Para diseñar los miembros de una estructura estáticamente indeterminada, es necesario hacer una estimación de sus tamaños antes de proceder a analizarla por medio de un método “exacto”.
Cargas laterales en marcos fijos aporticados de construcción.
Método del Portal

El marco se considera una superposición de portales.
Las vigas simplemente apoyadas son estructuras isostáticas y no presentan mayores dificultades para la determinación de sus fuerzas internas pues éstas se evalúan a través de las ecuaciones de equilibrio. Sin embargo, las vigas continuas, en su calidad de estructuras hiperestáticas, requieren de criterios adicionales al de equilibrio para la determinación de sus fuerzas internas.

El Método elástico, Método Plástico

Métodos Para el análisis de Vigas Continuas

Método de los coeficientes del ACI

El código del ACI propone un método aproximado para la determinación de las fuerzas internas en estructuras de concreto armado. Este procedimiento es válido para vigas y losas armadas en una dirección.

Teorema de los tres momentos
Ecuación de tres momentos
Análisis Aproximado en armaduras
Si las diagonales se diseñan intencionalmente largas y delgadas, es razonable suponer que no pueden soportar una fuerza de compresión; de lo contrario se pandearían con facilidad. Por consiguiente, la fuerza cortante del panel es resistida en su totalidad por la diagonal de tensión, mientras que la diagonal de compresión se asume como un elemento de fuerza cero.

Métodos para el cálculo de Fuerzas internas
Método de Wilbur
Este método es utilizado para calcular desplazamientos en pórticos sometidos a caga lateral.

Ecuaciones utilizadas para calcular la rigidez de piso.
Comparación de resultados método del Wilbur vs análisis matricial.
Se observa que la variación es tolerable
Error porcentual del método de Wilbur
Se aprecia que para pórticos de dos y tres pisos ambos con dos luces el error es considerable. Al aumentar el número de luces el error tiende a disminuir dado que la sumatoria de la rigidez relativa de las vigas tiende a mejorar los resultados.

Método de McLeod
Este método permite estimar la fuerza cortante y el desplazamiento lateral máximo de sistemas duales (pórticos + muros), así como el momento de volcamiento en la base de los muros de estructuras de edificios sometidas a una carga lateral.

Ejemplo
Determine las fuerzas internas de los elementos de la siguiente estructura
Análisis de marcos aporticados bajo cargas laterales por el método del voladizo
Retomando las cargas verticales
Método del voladizo
Es otro método de la ingeniería estructural para el análisis de Edificaciones sujetas a fuerzas laterales.

Este método fue planteado por A. C. Wilson en el año de 1908.


Se utiliza para encontrar Fuerzas aproximadas y momentos en estructuras de varios pisos, debidos a cargas laterales.

Este método es aplicable a marcos altos y esbeltos, y se basa en las siguientes suposiciones:

1- Las fuerzas axiales en las columnas son proporcionales a su distancia desde el centro de gravedad de las áreas transversales de las columnas.

2- Los puntos de inflexión están localizados en el punto medio de todas las columnas y trabes (método del portal).

Ejemplo
Calcular el siguiente Marco con el método del voladizo:

Para determinar la magnitud real de las fuerzas axiales, ahora se suman los momentos alrededor de un punto en el nivel de los puntos de inflexión, como en los puntos cero de las siguientes figuras:

El piso superior tiene Ml= (5) (5) = 25 klb-pies, lo que da A1= 192 klb, A2=0.481 klb, y A3 = 1.442 klb. En forma análoga, para el segundo nivel, Ml= (10) (5)+(15)(5) = 125klb-pies, lo que da A1=9.615 Klb, A2 = 2.40 klb, y A3= 7.21 klb.

Con las fuerzas axiales determinadas en cada nivel, ahora se divide el marco en los diagramas de cuerpo libre en cada junta.

Factores que impiden la exactitud del estudio:
1-El calculista puede carecer de los conocimientos necesarios para realizar el estudio estáticamente indeterminado.
2- El tiempo para efectuar un estudio estáticamente indeterminado puede ser tan grande que haya que abandonar la solución exacta.
Dato importante:
Todos los métodos de análisis estructural se consideran aproximados.
Análisis aproximado por medio de la localización de los puntos de inflexión

Al analizar esta figura, resulta obvio, que el tipo de apoyo tiene un efecto considerable en la magnitud de los momentos. Por ejemplo, la viga simple con carga uniforme de la figura (a) tiene un momento máximo wl^2/8, en tanto que la viga doblemente empotrada con carga uniforme tendrá uno de wl^2/12. Para una viga continua cargada uniformemente se podría estimar un momento máximo con un valor intermedio entre los dos anteriores, digamos wl^2/10, y utilizar este valor para el dimensionamiento preliminar de la viga.
Diagonales con poca rigidez
Diagonales con rigidez considerable
En algunas armaduras las diagonales se construyen con rigidez suficiente para resistir cargas de compresión. En el caso de tableros con dos diagonales, puede considerarse que la fuerza cortante es resistida por ambas.
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