Inxeniería estructural

Inxeniería estructural
Árees del saber	resistencia de materiales
Campu d'aplicación	Edificaciones
Subárea de	Inxeniería civil
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Burj Khalifa, l'edificiu más altu del mundu, en Dubái.

La inxeniería estructural ye una caña clásica de la inxeniería civil que s'ocupa del diseñu y cálculu de la parte estructural n'elementos y sistemes estructurales tales como edificios, pontes, muro (incluyendo murios de contención), preses, túneles y otres obres civiles. La so finalidá ye la de consiguir estructures segures, resistentes y funcionales. Nun sentíu práuticu, la inxeniería estructural ye l'aplicación de la mecánica de medios continuos pal diseñu d'estructures que soporten el so propiu pesu (cargues muertes), más les cargues exercíes pol usu (cargues vives), más les cargues producíes por socesos de la naturaleza, como vientos, seísmos, nieve o agua.

Introducción

Los inxenieros estructurales asegúrense que los sos diseños satisfaigan un estándar p'algamar oxetivos establecíos de seguridá (por casu, que la estructura nun se derrumbar ensin dar nengún avisu previu) o de nivel de serviciu (por casu, que la vibración nun edificiu nun fadie a los sos ocupantes). Adicionalmente, son responsables por faer usu eficiente del dineru y materiales necesarios pa llograr estos oxetivos. Dellos exemplos simples d'inxeniería estructural constituyir les vigues rectes simples, les columnes o pisos d'edificios nuevos, incluyendo'l cálculu de cargues (o fuercies) en cada miembru y la capacidá de dellos materiales de construcción tales como aceru, madera o formigón. Exemplos más ellaboraos d'inxeniería estructural constituyir estructures más complexes, tales como pontes o edificios de dellos pisos incluyendo rascacielos.

Principios estructurales

Tien De entendese como una carga estructural aquelles solicitaciones mecániques (fuercies, momentos, deformaciones, desplazamientos) que tien de ser incluyíes nel cálculu de los elementos mecánicos resistentes. La estructura ta constituyida pol conxuntu d'elementos mecánicos resistentes y les sos uniones mecániques consideraos como un sistema. Les cargues estructurales son xeneralmente clasificaes como:

• cargues muertes qu'actúen de forma continua y ensin cambeos significativos, pertenecen a esti grupu'l pesu propiu de la estructura, emburries de líquidos (como nun dique) o sólidos (como'l suelu nun muriu de contención), tensores (como en pontes), presfuerzo, asientos permanentes;
• cargues vives que son aquelles que varien la so intensidá col tiempu por usu o esposición de la estructura, tales como'l tránsitu en pontes, cambeos de temperatura, maquinaria (como una prensa), acumuladura de nieve o xarazo, etcétera; cargues accidentales que tienen el so orixe n'aiciones esternes al usu de la estructura y que la so manifestación ye de curtia duración como lo son los socesos sísmicos o rabaseres de vientu.

Dellos principios básicos del cálculu estructural son:

• Aleatoriedad ya incertidume, sobre'l valor de les cargues actuantes, polo qu'éstes tienen de ser trataes como variables aleatories polo qu'un cálculu estructural seguro inclúi determinar valores estadísticos asociaos a la densidá de probabilidá de cada carga. Asina se define'l valor carauterísticu d'una carga F d'efeutu desfavorable como'l valor tal que:

${\displaystyle {\rm {Prob}}(F\leq F_{k})=0,95}$

Pa los cálculos define'l valor de dimensionado o valor de cálculu que ye un valor mayorado calculáu a partir del valor carauterísticu y los correspondientes coeficientes de seguridá como:

${\displaystyle F_{d}=\gamma _{F}F_{k}}$

Onde ${\displaystyle \scriptstyle \gamma _{F}\geq 1}$ ye'l coeficiente de mayoración de fuercies.

• Métodu de los estaos llendes, munches instrucciones téuniques y métodos encamentaos usen esti métodu consistente n'identificar un conxuntu de situaciones potencialmente peligroses pa la estructura, cuando'l valor de cierta magnitú supera un ciertu estragal. El cálculu estructural consiste n'identificar un conxuntu de magnitúes relevantes y comprobar que pa toes elles cumplir que:

${\displaystyle M_{d}\leq M_{o}}$

Onde ${\displaystyle M_{d}}$ ye valor de cálculu previstu o "valor demando" con una probabilidá alta a lo llargo de la vida útil de la estructura; y ${\displaystyle M_{o}}$ ye'l valor últimu (o capacidá máxima) que ye capaz d'apurrir la estructura poles sos carauterístiques. Si'l valor de cálculu previstu nun supera en nengún casu la capacidá potencial de la estructura, xúlgase que la estructura va caltener la integridá estructural y va ser segura pal so usu establecíu. Na práutica ${\displaystyle M_{d}}$ y ${\displaystyle M_{o}}$ son variables aleatories, polo que los códigos de cálculu estructural contienen prescripciones averaes asegurar la probabilidá: ${\displaystyle \max _{t\in \mathbb {R} }M_{o}-M_{d}\geq 0}$ seya abondo pequeña.

• Hipótesis de carga, daes les incertidumes esistentes sobre una estructura, y les distintes condiciones en que puede trabayar, nun resulta posible determinar por aciu un únicu cálculu o combinación de cargues l'efeutu xeneral de les cargues. Por esa razón la mayoría d'instrucciones téuniques establecen distintes combinaciones de carga, que nel so conxuntu reproducen situaciones cualitativamente distintes que pueden asoceder mientres la vida útil d'una estructura.
• Modelos mecánicos, el cálculu puramente dichu d'una estructura arreya'l fechu d'usar dalgún tipu de modelu mecánicu que rellacione les cargues estrucutrales colos efeutos sobre la estructura, ente los modelos mecánicos más frecuentemente usaos tán:
  • La teoría de la elasticidá llinial que pa estructures complexes da llugar a un esquema d'elementos finitos.
  • La teoría de vigues y modelos de cálculu derivaos como'l métodu matricial de la rixidez
  • La teoría de plaques y llámines.

Elementos estructurales

Artículu principal: Elementu estructural

De normal el cálculu y diseñu d'una estructura estremar n'elementos estremaos anque venceyaos polos esfuercios internos que se realicen unos sobre otros. Usualmente a efeutos de cálculos les estructures reales suelen ser divisibles nun conxuntu d'unidaes separaes caúna de les cuales constitúi un elementu estructural y calcúlase d'alcuerdu a hipótesis cinemátiques, ecuaciones de comportamientu y materiales estremaos.

Los elementos estructurales lliniales y bidimensionales más comunes son:

	Unidimensionales		Bidimensionales
Solicitaciones predominantes	rectos	curvos	planos	curvos
Flexón	viga recta, dintel, arquitrabe	viga balcón, arcu	placa, llosa, forxáu, muriu de contención	lámina, cúpula
Traición	cable enterriáu	catenaria	membrana elástica
Compresión	pilastra, columna		muriu de carga

Ver tamién

• Inxeniería civil
• Inxeniería de la edificación
• Inxeniería sísmica

Referencies

Enllaces esternos

• Wikimedia Commons acueye conteníu multimedia sobre Inxeniería estructural.
• Weblog dedicáu a la divulgación del diseñu d'estructures
• Sitio onde se reseñen tópicos de mecánica de sólidos y bríndase bibliografía y exercicios
• Construnario, Catálogos téunicos sobre inxeniería estructural