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Tema 1: Tipos de estructuras y cargas, Oscar Gtz, A00571834, Sistemas…

- - - - Para analizar adecuadamente una estructura deben hacerse algunas idealizaciones sobre cómo se conectan y apoyan los elementos entre sí. El diseño estructural proviene de una serie de aproximaciones sucesivas en las que cada ciclo requiere un análisis estructural.
- - - - Tensores.
        Los elementos estructurales sometidos a una fuerza de tensión suelen denominarse tensores o puntales. Estos elementos tienden a ser delgados y suelen elegirse a partir de varillas, barras, ángulos o canales.
      - Vigas.
        Son elementos rectos horizontales que se usan principalmente para soportar cargas verticales, con frecuencia se clasifican según la forma en que están apoyadas. Las vigas se diseñan en principio para resistir momentos de flexión; sin embargo, si una viga es corta y soporta grandes cargas, la fuerza cortante interna puede llegar a ser bastante grande y regir el diseño de la viga. Cuando el material utilizado para una viga es un metal como el acero o el aluminio, la sección transversal resulta más eficiente.
        
        Por lo general, las vigas de concreto tienen secciones transversales rectangulares porque esta forma es fácil de construir directamente en el campo, como el concreto es bastante débil en cuanto a su resistencia a la tensión, se colocan varillas de acero de refuerzo dentro de la viga en las regiones de la sección transversal sometidas a tensión.
      - Columnas.
        Los elementos que generalmente son verticales y resisten cargas de compresión axial se conocen como columnas.
    - - Armaduras.
        Las armaduras consisten en elementos delgados, por lo general colocados en forma triangular. Las armaduras planas se componen de elementos ubicados en el mismo plano y se utilizan para el soporte de puentes y techos, en tanto que las armaduras espaciales tienen elementos que se extienden en tres dimensiones y son adecuadas para grúas y torres.
        
        Una de las principales ventajas de una armadura en comparación con una viga es que utiliza menos material para soportar una carga determinada.
      - Cables y arcos.
        Los cables son flexibles, soportan cargas en tensión y se utilizan como soporte en puentes, y en techos de edificios. Dado que los cables siempre están en tensión, no se volverán inestables ni se colapsarán de manera súbita como puede suceder con las vigas o las armaduras.
        
        El arco logra su resistencia en compresión, puesto que tiene una curvatura inversa a la del cable, sin embargo, el arco debe ser rígido a fin de mantener su forma, lo que se traduce en cargas secundarias que involucran fuerzas cortantes y de momento.
      - Marcos.
        Los marcos se suelen usar en edificios y están compuestos por vigas y columnas conectadas rígidamente o mediante articulaciones, se extienden en dos o tres dimensiones donde la carga en un marco ocasiona flexión de sus elementos.
      - Estructuras superficiales.
        Una estructura superficial está hecha de un material que tiene un espesor muy pequeño en comparación con sus otras dimensiones; se les llama tenso estructuras cuando el material es muy flexible y puede tomar la forma de una tienda de campaña o una estructura inflada con aire.
- - - - Existen diferentes tipos de cargas
        
        Cargas muertas.
        Las cargas muertas son los pesos de los diversos elementos estructurales y los pesos de todos los objetos que están unidos de manera permanente a la estructura. Por lo tanto, las cargas muertas de un edificio son el peso de las columnas, vigas y trabes, la losa del piso, el techo, paredes, ventanas, fontanería, instalaciones eléctricas y otros accesorios diversos.
        
        Cargas vivas.
        Las cargas vivas pueden variar tanto en su magnitud como en su ubicación. Las puede causar el peso de objetos colocados provisionalmente sobre una estructura, vehículos en movimiento o fuerzas naturales.
        
        Cargas en edificios.
        Se supone que los pisos de los edificios están sometidos a cargas vivas uniformes que dependerán de la finalidad para la cual se diseñó el edificio. Por lo general estas cargas se encuentran tabuladas en los códigos locales, estatales o nacionales.
        
        Cargas en puentes carreteros.
        Las cargas vivas principales en los claros de un puente son las ocasionadas por el tráfico, y la carga más pesada de vehículos que puede encontrarse es la causada por una serie de camiones. Las especificaciones para las cargas de camiones en puentes carreteros se registran en la LRFD Bridge Design Specification (Especificaciones para el diseño de puentes) de la American Association.
        
        Cargas en puentes ferroviarios.
        Las cargas sobre puentes ferroviarios se reportan en las (Especificaciones para puentes ferroviarios de acero) publicadas por la American Railroad Engineers Associatíon (AREA).
        
        Cargas de impacto.
        Los vehículos en movimiento pueden rebotar desplazarse lateralmente mientras avanzan por un puente, por lo tanto, pueden transmitir el impacto a la cubierta. El porcentaje de aumento de las cargas vivas debido al impacto se denomina factor de impacto
        
        Cargas del viento.
        Cuando las estructuras bloquean el flujo del viento, la energía cinética del viento se convierte en energía potencial de presión, la cual ocasiona una carga de viento. Para edificios de gran altura o aquellos que tienen una forma o una ubicación que los hace sensibles al viento, se recomienda el uso de un método dinámico para determinar las cargas del viento.
        
        Cargas de nieve.
        En algunas partes de Estados Unidos la carga sobre el techo debida a la nieve puede ser muy grave; por lo tanto, proteger el techo contra posibles fallas es una preocupación primordial.
        
        Cargas de terremoto.
        Los terremotos producen cargas sobre una estructura a través de su interacción con el suelo y las características de su respuesta. Estas cargas resultan de la distorsión de la estructura a causa del movimiento del suelo y la resistencia lateral de la estructura.
        
        Presión hidrostática y geostática.
        Cuando las estructuras se utilizan para retener agua, tierra o materiales granulares, la presión desarrollada por estas cargas se convierte en un criterio importante para su diseño.
        
        Otras cargas naturales.
        En el diseño de una estructura también deben considerarse otros tipos de cargas vivas en función de su ubicación o su uso