El libro se ha escrito con la finalidad  de contribuir en el apoyo a profesores, estudiantes y todos los interesados en general en la enseñanza y el aprendizaje del análisis de armaduras empleando el método matricial de la rigidez, el cual representa un apartado trascendental en la disciplina denominada análisis estructural. Esta última constituye uno de los pilares más importantes de la carrera de Ingeniería Civil y de otras como Ingeniería Mecánica, Ingeniería Aeronáutica y Arquitectura.

Una armadura es una estructura compuesta de elementos discretos, diseñada de tal forma que al transmitir las cargas sus elementos quedan  sometidos primordialmente a la acción de fuerzas axiales de tensión o compresión. La longitud de un elemento es varias veces mayor que las dimensiones de su sección transversal y por ende puede transmitir la sustentación de una carga en una sola dirección. El triángulo es la unidad geométrica básica de la armadura.

Libro armaduras

El método matricial de la rigidez es un método de cálculo aplicable tanto a estructuras isostáticas como estructuras hiperestáticas de elementos que se comportan de forma elástica y lineal. Es también denominado método de los desplazamientos y en inglés se le conoce como direct stiffness method (DSM, método directo de la rigidez).

Si una estructura será analizada utilizando el método directo de la rigidez, entonces esta debe dividirse en una serie de elementos finitos discretos e identificar sus puntos extremos como nodos.  Cuando se trata de una armadura, cada una de las barras que la componen representan los elementos finitos y los nodos son referenciados por las juntas. En términos generales, para cada elemento debe determinarse una matriz de rigidez inicialmente en coordenadas locales y posteriormente en el sistema global, y después se suman o ensamblan para conformar la llamada matriz de rigidez de la estructura . Luego de formular los vectores totales de cargas externas  y de desplazamientos externos , se plantea  que es la ecuación de rigidez de la estructura y que gobierna el comportamiento interno de la estructura idealizada. Finalmente, al resolver el sistema de ecuaciones, se obtienen primero los desplazamientos incógnita y enseguida las reacciones en los soportes. Las fuerzas en los elementos pueden calcularse haciendo uso de los resultados previos de los desplazamientos desconocidos.

El énfasis de este libro es resolver de manera minuciosa y clara una gran variedad de ejercicios sobre armaduras isostáticas e hiperestáticas a través del método directo de la rigidez. La solución se hace manualmente y empleando la programación con MATLAB. Esto tiene como objetivo ofrecer al lector una idea muy acercada de cómo efectúan el análisis estructural de armaduras los software de estructuras disponibles hoy en día, por ejemplo el SAP 2000, ETABS o ANSYS, debido a que estos trabajan con ese método. Por otra parte, en automático se le brinda al lector un medio  para comprobar los resultados obtenidos en los programas de cálculo mencionados, en vez de limitarse simplemente a confiar en los resultados generados.

Es de suma importancia recalcar que se requieren conocimientos de algebra matricial para entender de mejor forma tanto el planteamiento como la solución de los problemas.

A continuación se proporciona el enfoque seguido en esta obra. El libro se divide en dos partes. La primera está conformada por tres capítulos y comprende los ejercicios resueltos “a mano” de armaduras con el método directo de la rigidez. En el capítulo 1 se analizan armaduras simples, compuestas y complejas. Las armaduras con un asentamiento en uno o más de sus soportes son estudiadas en el capítulo 2. En el capítulo 3 se verán armaduras con un rodillo en un plano inclinado.

La segunda parte del libro abarca en el último capítulo la programación del método de rigidez aplicado a armaduras. Específicamente, en el capítulo 4 se presenta el código en MATLAB y un manual para el usuario del mismo.

CONTENIDO

  • ARMADURAS SIMPLES, COMPUESTAS Y COMPLEJAS
  • ARMADURAS CON DESPLAZAMIENTO EN ALGUNO O VARIOS DE SUS SOPORTES
  • ARMADURAS CON UN RODILLO EN UN PLANO INCLINADO
  • CÓDIGO EN MATLAB Y MANUAL PARA EL USUARIO
  • BIBLIOGRAFÍA

ACERCA DEL AUTOR

David Ortiz Soto es ingeniero civil egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Facultad de Estudios Superiores Aragón (FES Aragón), con créditos concluidos en la Maestría en Ingeniería Civil, área disciplinaria de Estructuras, por la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI) de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Zacatenco (ESIA-UZ), del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

Actualmente desarrolla su tesis de Maestría denominada “Los efectos de la deformación del Creep en columnas de concreto”, siendo el Dr. Ernesto Pineda León el director de la misma.

El Ing. David Ortiz es autor, con los ingenieros Hugo Martínez, Sergio Omar Berruecos, Daniel Hernández, etc., del libro “Estructuras Isostáticas en 2D: Problemas Resueltos”, el cual presentó oficialmente por primer vezen el evento Simposio de Investigación en Sistemas Constructivos, Computacionales y Arquitectónicos (SISCCA) 2014 con sede en la Universidad Juárez del Estado de Durango. Es uno de los editores de la WEB de Ingeniería Civil más importante de América Latina llamada “CivilGeeks”, en la que ha escrito diversos artículos. Así mismo, es uno de los creadores de la Biblioteca que lleva por nombre “Problemario de Análisis de Estructuras en 2D y 3D”.

Ha sido invitado varias veces al Programa de Radio “Ingenio Civil” deNuestra Voz Radio: ¡La Voz del Pueblo Organizado!; en alguna emisión de tal programa, alternó con el Ph. D. Genner Villarreal Castro.

David Ortiz Soto-Escritor de Ingeniería

David Ortiz Soto-Escritor de Ingeniería

MI FILOSOFÍA

Escribir un libro de manera solidaria para el estudiante y pensando siempre paralelamente en el apoyo a él, bajo la frase "la información no es sólo para el que la paga, es para todos", y luego venderlo a un precio muy elevado y no permitir su libre descarga, sería como si fuera un músico que le dedicara mis canciones al obrero, al campesino, al jornalero y a todo aquel que resiste ante un sistema de opresión, pero vendiera mis discos muy caros, tocara sólo en lugares de primer nivel y cobrara mucho dinero por entrar a mis conciertos. Por tal motivo, he puesto a la  disposición de todos, sin importar nacionalidad, color de tez, escuela de procedencia, etc., este texto sin fines lucrativos, pues con ello pretendo darle un fuerte golpe a la desigualdad.

Con la idea de fomentar el apoyo mutuo, invito de manera cordial a todos y cada uno de los lectores a que seamos solidarios entre sí. Nuestra unidad será la base del progreso y para ello es indispensable el respeto. En lo personal admiro la calidad de cada una de las instituciones existentes tanto en México como en otros países, así mismo, valoro y reconozco el esfuerzo que hacen aquellos que se dedican no sólo a la Ingeniería Civil, sino que también de los que ejercen las profesiones de Arquitectura, Ingeniería Mecánica, Ingeniería Aeronáutica, etc.

Coloco al alcance de ustedes con toda humildad mi producción intelectual, ya que persigo un mundo más justo y equitativo, pues como dice mi gran amigo el doctor Genner  Villarreal de Perú “la educación es un derecho y no un privilegio”. Escribo siempre como una respuesta a las injusticias tratando de inyectar una cierta dosis de conciencia al lector. Puesto que “no existen fronteras ni banderas para el conocimiento”, hablo de países por simple contexto cultural .

A lo largo de la historia, el alumno ha sido visto por diversos profesores como una competencia y bajo ese argumento se le ha negado la correcta transmisión de los conocimientos muchas veces. Por otra parte, la ciencia comienza a tender  más hacia el negocio e intereses de diversa índole que hacia un real beneficio a la sociedad. Con este movimiento de elaborar libros gratuitos se contribuye de algún modo a erradicar dichas situaciones.

Justo como lo menciona el artista Heron SKALO de México “Dentro de las expresiones de inconformidad existen múltiples manifestaciones artísticas”, mis coautores y yo que en conjunto conformamos la Biblioteca “Problemario de Análisis de Estructuras en 2D y 3D”, seguiremos resistiendo e imaginando a través de nuestros libros, cuestionando al sistema y denunciando la corrupción.

No he venido a dividir ni mucho menos a juzgar, más bien busco un mundo con oportunidades para todos por igual. Que la lucha sea por un mundo mejor y no una guerra entre nosotros. Amigos (as) sin duda alguna les recomiendo que compartan siempre sus conocimientos sin ego, nunca envidien a alguien, den su máximo esfuerzo y emitan críticas constructivas.  La consigna es clara: encaminarnos hacia una Ingeniería Civil humanitaria.

CONTACTO

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David Ortiz M en I       https://www.facebook.com/davidortizMenI

Página de la Biblioteca

Se les hace la amable invitación a unirse a la página oficial de Facebook de la Biblioteca; para localizarla, se les sugiere teclear en el buscador las palabras Problemario de Análisis de Estructuras en 2D Y 3D.

Si buscas un sitio donde se haga válido el supuesto derecho que todos tenemos de "La educación es gratuita y no un privilegio", la Biblioteca citada es uno de los lugares indicados, pues toda la información que elaboramos (Libros, Tesis, Vídeos Tutoriales y Manuales)profesionistas de México, Perú, Bolivia y Ecuador es de libre descarga. Si necesitas una dosis de entretenimiento, ahí la encontrarás. Siempre serás bienvenido al lugar donde a través de la expresión artística manifestamos nuestra inconformidad ante un sistema injusto y carente de oportunidades para todos por igual. Es en la literatura de Ingeniería más combativa que jamás hayas visto donde podrás notar que pintamos las banderas de un solo color, pues todos(as) tienen cabida, y los egos y las envidias no existen. Que disfruten de nuestra producción intelectual: es la novel propuesta del siglo XXI.

AGRADECIMIENTOS

Dedico de manera especial este libro a Dios, mis padres Clara y Antonio, así como a mis hermanos José Carlos y Antonio.

A mis abuelas Paulina Ramírez y Juana Marín.

He sido bendecido por el apoyo y afecto que me ha brindado cada uno de los miembros de mi familia a lo largo de mi vida, lo cual les agradezco infinitamente, incluyendo aquellos que se han adelantado (abuelos Rafael y Antonio, y tía Lucía).

Con toda sinceridad, les doy las gracias a todos mis amigos(as), compañeros(as), profesores(as) y colegas que siempre me han respaldado.

A todas las personas de México y del extranjero que directa o indirectamente me han apoyado y/o han depositado su confianza en mí.

A todo aquel que con los puños en alto sigue luchando por un mundo más justo (estudiantes, profesionistas honestos, obreros, campesinos, jornaleros y demás). Somos el pueblo trabajador, los siempre condicionados y reprimidos.

Expreso mi más sincero agradecimiento a las instituciones y a las personas que han contribuido directa o indirectamente en la elaboración y difusión de este texto.

El Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Zacatenco y la Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Estudios Superiores Aragón, son las universidades en las que me he formado académicamente a nivel de licenciatura y posgrado.

Estoy muy agradecido con mi amigo y colaborador de este texto, el candidato a Máster Daniel Hernández Galicia; su participación ha sido trascendental.

Reconozco de manera especial y brindo un homenaje a las personalidades que me apoyaron con la revisión técnica de este libro. El Ing. Carlos Magdaleno Domínguez, escritor y docente en ESIA Zacatenco IPN de México, el Ing. John Rojas Rosado de Perú y el M. en C. Carlos Humberto Rivera Orellana de Honduras.

A la gran cantidad de amigos(as) que me han apoyado en todo momento desde mi cuenta personal de Facebook.

Dedico este escrito a todos y cada uno de los lectores, con la esperanza de que sea de su agrado y utilidad.

IMPORTANTE

La presente obra contiene un CD. Se colocan para su libre descarga el archivo en pdf del libro, así como los archivos en MATLAB y EXCEL pertenecientes al CD, los cuales corresponden al código (programa de rigidez aplicado a armaduras) y a la hoja de datos de entrada.

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