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Resumen número 2 de lab, Esquemas y mapas conceptuales de Hidráulica

Resúmenes de ingeniería de tránsito

Tipo: Esquemas y mapas conceptuales

2022/2023

Subido el 30/06/2025

yarianny-hernandez
yarianny-hernandez 🇩🇴

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El Capítulo 1 del documento que has compartido ofrece una introducción detallada a los
conceptos fundamentales del análisis estructural, abarcando la clasificación de estructuras, las
cargas que deben soportar, y los métodos de diseño aplicados en la ingeniería estructural. A
continuación, te presento un resumen más extenso:
### 1. Clasificación de Estructuras
#### Elementos Estructurales
Este apartado define y clasifica los distintos tipos de elementos que componen una estructura.
Se mencionan los siguientes elementos principales:
- **Tensores**: Son elementos estructurales sometidos a fuerzas de tensión. Por su naturaleza,
tienden a ser delgados y se eligen a partir de materiales como varillas, barras, ángulos o
canales.
- **Vigas**: Elementos horizontales que soportan principalmente cargas verticales. Se diseñan
para resistir momentos de flexión, aunque en algunos casos también deben resistir fuerzas
cortantes importantes. Las vigas pueden ser de acero, concreto o madera, y su forma se
selecciona para optimizar su resistencia y capacidad de carga.
- **Columnas**: Elementos verticales que resisten cargas de compresión axial. Pueden estar
hechas de acero, concreto reforzado, o madera, y se diseñan para soportar cargas combinadas
de compresión y flexión (columnas-viga).
#### Tipos de Estructuras
El capítulo también clasifica las estructuras en función de la disposición y tipo de elementos
que las componen:
- **Armaduras**: Son estructuras formadas por elementos dispuestos en forma triangular, y se
utilizan cuando se requiere cubrir grandes claros con una mínima cantidad de material. Las
armaduras pueden ser planas o espaciales, dependiendo de si sus elementos están dispuestos
en un solo plano o en tres dimensiones.
- **Cables y Arcos**: Son estructuras utilizadas para cubrir grandes distancias. Los cables, que
trabajan en tensión, se usan en puentes y techos, mientras que los arcos, que trabajan en
compresión, se emplean en puentes y aberturas arquitectónicas.
- **Marcos**: Combinan vigas y columnas, conectadas rígidamente o mediante articulaciones.
Se utilizan principalmente en edificios y estructuras que requieren rigidez para soportar cargas
laterales.
- **Estructuras Superficiales**: Estas estructuras tienen un espesor muy pequeño en
comparación con sus otras dimensiones. Pueden ser flexibles, como las tenso-estructuras, o
rígidas, como las placas de concreto reforzado o cascarones.
### 2. Cargas en las Estructuras
El diseño de cualquier estructura requiere una comprensión clara de las cargas que ésta deberá
soportar. Las cargas se clasifican en varios tipos:
#### Cargas Muertas
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El Capítulo 1 del documento que has compartido ofrece una introducción detallada a los conceptos fundamentales del análisis estructural, abarcando la clasificación de estructuras, las cargas que deben soportar, y los métodos de diseño aplicados en la ingeniería estructural. A continuación, te presento un resumen más extenso:

1. Clasificación de Estructuras

Elementos Estructurales

Este apartado define y clasifica los distintos tipos de elementos que componen una estructura. Se mencionan los siguientes elementos principales:

  • Tensores: Son elementos estructurales sometidos a fuerzas de tensión. Por su naturaleza, tienden a ser delgados y se eligen a partir de materiales como varillas, barras, ángulos o canales.
  • Vigas: Elementos horizontales que soportan principalmente cargas verticales. Se diseñan para resistir momentos de flexión, aunque en algunos casos también deben resistir fuerzas cortantes importantes. Las vigas pueden ser de acero, concreto o madera, y su forma se selecciona para optimizar su resistencia y capacidad de carga.
  • Columnas: Elementos verticales que resisten cargas de compresión axial. Pueden estar hechas de acero, concreto reforzado, o madera, y se diseñan para soportar cargas combinadas de compresión y flexión (columnas-viga).

Tipos de Estructuras

El capítulo también clasifica las estructuras en función de la disposición y tipo de elementos que las componen:

  • Armaduras: Son estructuras formadas por elementos dispuestos en forma triangular, y se utilizan cuando se requiere cubrir grandes claros con una mínima cantidad de material. Las armaduras pueden ser planas o espaciales, dependiendo de si sus elementos están dispuestos en un solo plano o en tres dimensiones.
  • Cables y Arcos: Son estructuras utilizadas para cubrir grandes distancias. Los cables, que trabajan en tensión, se usan en puentes y techos, mientras que los arcos, que trabajan en compresión, se emplean en puentes y aberturas arquitectónicas.
  • Marcos: Combinan vigas y columnas, conectadas rígidamente o mediante articulaciones. Se utilizan principalmente en edificios y estructuras que requieren rigidez para soportar cargas laterales.
  • Estructuras Superficiales: Estas estructuras tienen un espesor muy pequeño en comparación con sus otras dimensiones. Pueden ser flexibles, como las tenso-estructuras, o rígidas, como las placas de concreto reforzado o cascarones.

2. Cargas en las Estructuras

El diseño de cualquier estructura requiere una comprensión clara de las cargas que ésta deberá soportar. Las cargas se clasifican en varios tipos:

Cargas Muertas

Son los pesos de los elementos estructurales permanentes de la estructura, como columnas, vigas, techos, paredes, y otros componentes fijos. Estas cargas se estiman basándose en la densidad y volumen de los materiales utilizados. Las cargas muertas son cruciales en el diseño, especialmente en edificios de varios pisos, donde influyen en el diseño de las columnas y cimientos.

Cargas Vivas

Son cargas que pueden cambiar de magnitud y ubicación, como el peso de personas, muebles, vehículos, o fuerzas naturales como el viento o la nieve. Los códigos de diseño especifican las cargas vivas mínimas basadas en estudios históricos y normas de seguridad. Estas cargas también incluyen una protección adicional contra deformaciones excesivas o sobrecargas repentinas.

  • Cargas en Edificios: Las cargas vivas en edificios suelen considerarse uniformemente distribuidas sobre los pisos. Los códigos permiten, en algunos casos, una reducción de la carga viva en áreas grandes, ya que es improbable que la carga máxima ocurra en toda la estructura simultáneamente.
  • Cargas en Puentes: En puentes carreteros, las principales cargas vivas son las causadas por el tráfico, especialmente camiones. Las especificaciones para estas cargas se encuentran en normas como las de la AASHTO. En puentes ferroviarios, las cargas se especifican en las normas de la American Railroad Engineers Association (AREA).

Cargas de Impacto

Los vehículos en movimiento pueden causar un impacto adicional en las estructuras que soportan, aumentando la carga viva. Esto es especialmente relevante en puentes y ciertas estructuras de edificios, como soportes de pisos o balcones.

Cargas del Viento

El viento ejerce una carga sobre las estructuras que depende de la velocidad del viento, la forma y rigidez de la estructura, y la rugosidad de su superficie. Existen métodos estáticos y dinámicos para calcular las cargas de viento:

  • Método Estático: Aproxima la presión del viento como una presión de velocidad media que actúa sobre la estructura.
  • Método Dinámico: Recomendado para edificios altos o sensibles al viento, implica pruebas en túnel de viento para determinar las cargas más precisas.

Cargas de Nieve

En regiones con climas fríos, las cargas de nieve pueden ser significativas. La carga de nieve se determina en función de la forma del edificio, la exposición al viento, la ubicación geográfica, y otros factores como la calefacción interna.

Cargas de Terremotos

Los terremotos inducen cargas sobre las estructuras a través de su interacción con el suelo. Estas cargas dependen de la aceleración del suelo y la rigidez y masa de la estructura. Los códigos sísmicos, como los de la Norma ASCE 7-10, especifican cómo calcular estas cargas, ya sea mediante análisis estáticos o dinámicos.

3. Diseño Estructural