Apunte sobre análisis estructural

El análisis estructural es una rama de las ciencias físicas que tiene que ver con el comportamiento de las estructuras bajo determinadas condiciones de diseño. Las estructuras se definen como los sistemas que soportan cargas, y la palabra comportamiento se entiende como la tendencia a deformarse, vibrar, pandearse o fluir dependiendo de las condiciones a las que estén sometidas. Los resultados del análisis se usan entonces para determinar las características de las estructuras deformadas y verificar si son adecuadas para soportar las cargas para las cuales se han diseñado. El análisis de estructuras, tiene como esencia la determinación del estado de deformación y los esfuerzos en la estructura.

El texto se divide en seis capítulos.

• El primer capítulo presenta un panorama general, analizando las suposiciones básicas y las limitaciones del análisis lineal, dedicando un espacio a la clasificación de las estructuras para fines de análisis y a la identificación de las variables importantes en un análisis estructural. Se introducen los conceptos de indeterminación y grados de libertad, se pretende trasmitir como son utilizados los conceptos fundamentales de equilibrio, compatibilidad y las relaciones entre fuerzas y desplazamientos en los métodos de resolución.
• El segundo capítulo desarrolla la energía de deformación en barras para el análisis de deformaciones y esfuerzos en estructuras con pequeño grado de hiperestabilidad presentando conceptos y teoremas básicos de energía, estableciendo algunos métodos energéticos, que nos permiten el desarrollo de problemas, los cuales se presentan tanto resueltos como propuestos incrementando el grado de dificultad de estos gradualmente según el desarrollo del tema.
• El tercer capítulo se refiere a la determinación de los coeficientes de rigidez y flexibilidad para barras prismáticas en su expresión tridimensional y referidos tanto al sistema local de ejes como al sistema global de ejes obtenido por rotación.
• El cuarto capitulo desarrolla la construcción de la matriz de rigidez, introduciendo las condiciones especiales de carga aplicadas a la estructura y las condiciones de la estructura, hasta completar el análisis estático de una estructura con un grado arbitrario de hiperestaticidad, presentando ejercicios resueltos y propuestos.
• El capitulo cinco desarrolla la aplicación del método de Cross para el análisis de estructuras en dos dimensiones, desplazables o indesplazables, simples sometidas a distintas acciones; si bien en la actualidad el método no tiene una aplicación significativa el conocimiento de este facilita la solución de algunos problemas.
• El capitulo seis desarrolla un manual práctico para el uso básico del programa computacional de simulación estructural SAP2000; presentando ejemplos que sirven de base en el uso de este para algunas materias de la carrera de Ingeniería Civil donde el manejo del SAP2000 se hace indispensable.

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Autor:

JOSÉ ANTONIO ARANIBAR ZÁRATE
RAÚL FELIX FLORES MEJÍA