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Inxeniería estructural

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De Wikipedia
Inxenieríaestructural
Árees del saberresistencia de materiales
Campu d'aplicaciónEdificaciones
Subárea deInxeniería civil
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Burj Khalifa, l'edificiu más altu del mundu, enDubái.

Lainxeniería estructural ye una caña clásica de lainxeniería civil que s'ocupa del diseñu y cálculu de la parteestructural n'elementos y sistemes estructurales tales comoedificios,pontes,muro (incluyendomurios 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 lamecánica 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

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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 lavibración 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 lesvigues rectes simples, lescolumnes o pisos d'edificios nuevos, incluyendo'l cálculu de cargues (o fuercies) en cada miembru y la capacidá de dellos materiales de construcción tales comoaceru,madera oformigón. Exemplos más ellaboraos d'inxeniería estructural constituyir estructures más complexes, tales como pontes o edificios de dellos pisos incluyendorascacielos.

Principios estructurales

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Tien De entendese como unacarga 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 lossocesos 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 comovariables 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 cargaF d'efeutu desfavorable como'l valor tal que:

Prob(F≤Fk)=0,95{\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 correspondientescoeficientes de seguridá como:

Fd=γFFk{\displaystyle F_{d}=\gamma _{F}F_{k}}

OndeγF≥1{\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:

Md≤Mo{\displaystyle M_{d}\leq M_{o}}

OndeMd{\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; yMo{\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 práuticaMd{\displaystyle M_{d}} yMo{\displaystyle M_{o}} son variables aleatories, polo que los códigos de cálculu estructural contienen prescripciones averaes asegurar la probabilidá:maxt∈RMo−Md≥0{\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:

Elementos estructurales

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Artículu principal:Elementu estructural

De normal el cálculu y diseñu d'una estructura estremar n'elementos estremaos anque venceyaos polosesfuercios 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:

UnidimensionalesBidimensionales
Solicitaciones predominantesrectoscurvosplanoscurvos
Flexónviga recta,dintel,arquitrabeviga balcón,arcuplaca,llosa,forxáu,muriu de contenciónlámina,cúpula
Traicióncable enterriáucatenariamembrana elástica
Compresiónpilastra,columnamuriu de carga

Ver tamién

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Referencies

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Enllaces esternos

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