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Sistemas de masa activa y flexión en estructuras - Prof. Ruta, Ejercicios de Análisis Estructural

Este documento trata sobre los sistemas de masa activa, que son aquellos estructuras o miembros estructurales que transmiten las fuerzas externas aplicadas basándose en la forma de su material. Se enfoca en la flexión como una de las solicitudes más comunes en estos sistemas, y explica cómo se produce la deformación y cómo se calculan los esfuerzos asociados. También se mencionan los materiales más aptos para trabajar a la flexión y algunos ejemplos de estructuras que utilizan este sistema.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 19/04/2024

juan-maidana-3
juan-maidana-3 🇦🇷

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1. Los SISTEMAS DE MASA ACTIVA son aquellas estructuras o miembros estructurales
que transmiten las fuerzas externas que se le aplican basándose en la forma de su
material. Son aquellos sistemas que actúan por continuidad de masa, que resisten
lascargas por la acción de flexión. Están conformados por elementos longitudinales de
sección transversal limitada. Lasvigas, los pórticos, los emparrillados y las placas o losas
son los mejores ejemplos. Laacción de las cargas es transversal a la longitud del elemento
(acción de viga). Tiene por objetivo solucionar el conflicto entre la horizontalidad del
desplazamientohumano y la verticalidad de la gravedad terrestre, ocupando en lo posible la
menordimensión en planta y, por lo consiguiente, optimizando el espacio para su uso.
Elespacio de uso se encuentra solo interrumpido por los elementos verticales
deapoyo. Son aquellas que frente a las cargas de servicio, los elementos que componen
elsistema están solicitados a flexión simple, plana o compuesta.
2. El esfuerzo de FLEXIÓN está considerado dentro de los sistemas de masa activa,
yaque estos sistemas trabajan básicamente a flexión por su forma, o sea que la flexión
esuna solicitación normal a la sección transversal de la pieza
3. La FELXIÓN es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las
fibrassuperiores de la pieza tienden a acortarse, las inferiores tienden a alargarse, pero en
elcaso de un voladizo la deformación es opuesta. Las traccionadas son las superiores ylas
comprimidas son las inferiores.
La DEFORMACIÓN CARACTERÍSTICA que presentan las piezas solicitadas a flexión es
lacurvatura.
FLEXIÓN PLANA: es el esfuerzo de corte + el momento flector. Cuando se aplica
unafuerza cortante y momento flexionante a la viga.
FLEXIÓN COMPUESTA: es el momento flector + el esfuerzo normal que puede ser
tracción o compresión y se denominan Flexotracción o Flexocompresión,
respectivamente.
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  1. Los SISTEMAS DE MASA ACTIVA son aquellas estructuras o miembros estructurales que transmiten las fuerzas externas que se le aplican basándose en la forma de su material. Son aquellos sistemas que actúan por continuidad de masa, que resisten lascargas por la acción de flexión. Están conformados por elementos longitudinales de sección transversal limitada. Lasvigas, los pórticos, los emparrillados y las placas o losas son los mejores ejemplos. Laacción de las cargas es transversal a la longitud del elemento (acción de viga). Tiene por objetivo solucionar el conflicto entre la horizontalidad del desplazamientohumano y la verticalidad de la gravedad terrestre, ocupando en lo posible la menordimensión en planta y, por lo consiguiente, optimizando el espacio para su uso. Elespacio de uso se encuentra solo interrumpido por los elementos verticales deapoyo. Son aquellas que frente a las cargas de servicio, los elementos que componen elsistema están solicitados a flexión simple, plana o compuesta.
  2. El esfuerzo de FLEXIÓN está considerado dentro de los sistemas de masa activa, yaque estos sistemas trabajan básicamente a flexión por su forma, o sea que la flexión esuna solicitación normal a la sección transversal de la pieza
  3. La FELXIÓN es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibrassuperiores de la pieza tienden a acortarse, las inferiores tienden a alargarse, pero en elcaso de un voladizo la deformación es opuesta. Las traccionadas son las superiores ylas comprimidas son las inferiores. La DEFORMACIÓN CARACTERÍSTICA que presentan las piezas solicitadas a flexión es lacurvatura. FLEXIÓN PLANA: es el esfuerzo de corte + el momento flector. Cuando se aplica unafuerza cortante y momento flexionante a la viga. FLEXIÓN COMPUESTA: es el momento flector + el esfuerzo normal que puede ser tracción o compresión y se denominan Flexotracción o Flexocompresión, respectivamente.
  1. Cuando una pieza se somete a FLEXIÓN se curva, y aparecen esfuerzos de tracción a uno de sus lados más largos y compresión en el opuesto. Las FIBRAS LONGITUDINALES (secciones paralelas al eje del elemento) del lado sometido a tracción tienden a alargarse mientras que las fibras del lado a compresión tienden a acortarse. En un voladizo, las fibras superiores se traccionan y las inferiores se comprimen, y en el caso de, por ejemplo, una viga, ocurre a la inversa. Con respecto a las FIBRAS TRANSVERSALES (secciones perpendiculares a la sección) a la sección, van rotando con centro encerrado del lado que se comprime, es decir, pasan de estar verticales a abrirse para izquierda o derecha dependiendo su ubicación en el elemento. Nunca se doblan, siempre se mantienen rectas Cuando una pieza se somete a CORTE, una sección tiende a ascender, mientras que la otra a descender. Esto mismo ocurre con las FIBRAS LONGITUDINALES: un extremo de ellas tenderán a ascender, mientras que el extremo opuesto buscará descender (tendencia a divergir). Con respecto a las FIBRAS TRANSVERSALES, éstas tienden a deslizar entre sí.
  2. PROCESO DE DESCOMPOSICION DE CARGAS EN UNA VIGA SIMPLEMENTE APOYADA El proceso de descomposición de las cargas (P) en una viga simplemente apoyada se produce mediante un par o momento (M), denominado momento flector, dado que los apoyos, y la recta de acción de la carga no coinciden con el eje del elemento estructural a. EJE NEUTRO Es el lugar donde las tensiones son nulas, en un diagrama de tensiones correspondientes a una pieza sometida a flexión, se puede observar claramente el brazo palanca Z y este punto donde se produce el cambio de solicitación denominado eje neutro. En los casos de flexión simple, este eje neutro coincide con el eje baricéntrico; en cambio, en casos de flexión compuesta, tenderá a desplazarse. b. PAR INTERNO — PAR EXTERNO La combinación de los esfuerzos de compresión (D) y tracción (Z) en un mismo plano, perpendicular a la sección transversal dan origen al par interno (2) que será quien se oponga a la acción generada en dicha sección por las cargas y las reacciones correspondientes a las mismas. Este es el encargado de equilibrar el efecto del par externo o momento flector originado por las fuerzas exteriores y las reacciones de vínculo. c. DIAGRAMAS DE CARACTERÍSTICAS

condiciones por una distribución de esfuerzos, por lo que la deformación será menor y podrá entonces tener menos espesor, pero requiere más armadura. NERVADURA: Puede ser considerada similar a la losa maciza armada en una sola dirección, y se la utiliza para cubrir luces más grandes. La altura h se predimensiona del mismo modo, lo que resulta un aumento considerable del peso propio. Considerando que en el hormigón armado, por debajo del eje neutro, quien toma los esfuerzos de tracción es la armadura, es posible agrupar las barras de acero en nervios, retirando o reemplazando el hormigón por otro material más liviano. Los espacios entre nervios pueden quedar huecos o con encofrado perdido que sirven además como aislantes térmicos. c. EMPARRILLADO DE VIGAS: El esfuerzo principal es resistido por las vigas entre cruzadas, y las loSas son independientes, se apoyan y descargan sobre las vigas. Con este sistema se pueden cubrir luces aún mayores y resistir grandes cargas. d. CASETONADOS: Son losas nervuradas cruzadas por lo cual son válidas las consideraciones hechas para las losas cruzadas macizas y las nervaduras. Los nervios son en ambas direcciones, por lo que al cruzarse determinan paralepípedos que al ser retirados dan forma a los casetones. Se trata de una losa alivianada, que se predimensiona y trabaja como tal. e. LOSAS SIN VIGA: Son losas de armaduras cruzadas pero no tiene viga de borde, ya que en realidad se reviste las mismas con acero, constituyendo una viga incluida en la losa. Los apoyos no pueden estar distanciados, es decir, no cubren grandes luces y se aconseja disponer un voladizo perimetral. Se materializan frecuentemente con losas premoldeadas que se tensan una vez colocadas en obra, logrando así aumentar las luces libres y optimizar el sistema. Para evitar el punzonamiento o corte en los apoyos es necesario aumentar la superficie de contacto entre la columna y la losa, disponiendo capiteles en las columnas, losas de refuerzo exterior a la losa o incluyendo un esfuerzo interior a la misma. f. PÓRTICOS: Son estructuras formadas por barras — horizontales y verticales unidas rígidamente en los nudos. En el pórtico frente a la deformación producida por cualquier tipo de cargas el nudo gira, pero manteniendo la posición relativa de sus ejes. Los momentos se transmiten de travesaño a los pies del pórtico, es decir, actúan en forma solidaria, esto permite salvar luces importantes y resistir grandes esfuerzos. Pueden materializarse en hormigón armado o en acero.

  1. TABIQUES: Son elementos estructurales en los que predomina su superficie en relación con su espesor y

frente a cargas horizontales (viento o cargas sísmicas) se comportan como ménsulas empotradas en la base. Se construyen en hormigón armado y se utilizan en edificios en altura. Como toma también cargas gravitacionales (verticales), es decir, su peso propio y la carga de los elementos que apoyan sobre él, está solicitado a flexo compresión.

  1. Elegiría un sistema de FLEXIÓN al momento de hacer una propuesta arquitectónica porque tiene como objetivo ocupar en lo posible la menor cantidad de metros en planta, optimizando el espacio para su uso, estando éste sólo interrumpido por los elementos verticales de apoyo. Es decir, permiten generar grandes luces en función de la altura de las piezas utilizadas horizontalmente, permitiendo eliminar apoyos innecesarios dentro de un espacio que pueden limitarlo o molestar a la disposición de los elementos en su interior.