ÍNDICE TOMO 1 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES ÍNDICE GENERAL

Transcripción

1 ÍNDICE TOMO 1 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES ÍNDICE GENERAL INTRODUCCIÓN Tomo I CAPÍTULO 1. ESTUDIO TIPOLÓGICO DE LAS ESTRUCTURAS DE VECTOR ACTIVO O DE NUDOS ARTICULADOS. CAPÍTULO 2. ESTRUCTURAS PLANAS DE VECTOR ACTIVO. ESTRUCTURAS PLANAS ARTICULADAS. CAPITULO 3. ESTRUCTURAS ESPACIALES DE VECTOR ACTIVO. ESTRUCTURAS ESPACIALES ARTICULADAS CAPITULO 4. ESTUDIO TIPOLÓGICO DE LAS ESTRUCTURAS DE SECCIÓN ACTIVA. ESTRUCTURAS DE VIGAS CON NUDOS RÍGIDOS, LAJAS Y PLACAS. CAPITULO 5. ESTRUCTURAS PLANAS DE SECCIÓN ACTIVA. ESTRUCTURAS PLANAS DE NUDOS RÍGIDOS CAPITULO 6. ESTRUCTURAS DE SECCIÓN ACTIVA ESTRUCTURAS PLANAS DE VIGAS CON NUDOS RÍGIDOS CAPITULO 7-. LA VIGA AISLADA SOMETIDA A TORSIÓN (2 ejercicios resueltos) CAPITULO 8. EMPARRILLADOS Y ESTRUCTURAS ESPACIALES DE NUDOS RÍGIDOS Tomo II CAPITULO 9. GRANDES CORRIMIENTOS E INESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS PLANAS. PANDEO DE ESTRUCTURAS DE VIGAS. CAPITULO 10. LÍNEAS DE INFLUENCIA Y CARGAS MOVILES CAPITULO 11. ANÁLISIS DINÁMICO DE ESTRUCTURAS DE BARRAS Y DE VIGAS Tomo III CAPITULO 12. CÁLCULO ELÁSTICO DE PLACAS CAPITULO 13. ESTUDIO TIPOLÓGICO DE LAS ESTRUCTURAS DE FORMA ACTIVA CAPITULO 14. CABLES Y ESTRUCTURAS SUSPENDIDAS IX

2 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES CAPITULO 15. ARCOS PLANOS Y BARRAS DE GRANDES CURVATURAS CAPITULO 16. ESTRUCTURAS LAMINARES CAPITULO 17. ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE ESTRUCTURAS APÉNDICE nº 1. ENLACES, REACCIONES Y SOLICITACIONES EN VIGAS APÉNDICE nº 2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE ELASTICIDAD-TEOREMA ENERGÉTICOS APÉNDICE nº 3. CARACTERIZACIÓN SECTORIAL DE UNA SUPERFICIE SIMPLEMENTE CONEXA, ESTRECHA Y PLANA APÉNDICE nº 4. RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES POR ITERACIONES SUCESIVAS, TÉCNICA DE GAUSS-SEIDEL APÉNDICE nº 5. PROGRAMACIÓN EN MATLAB DE PROBLEMAS DEL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS APÉNDICE nº 6. ELEMENTOS DE GEOMETRÍA DE SUPERFICIES CON APLICACIÓN A LÁMINAS EN FLEXIÓN APÉNDICE nº 7. DEFORMACIONES EN COORDENADAS CURVILÍNEAS ORTOGONALES APÉNDICE nº 8. DEFORMACIONES EN COORDENADAS CARTESIANAS (AMPLIACIÓN) X

3 ÍNDICE TOMO 1 Diseño y Cálculo Elástico de los Sistemas Estructurales Índice Tomo I INTRODUCCIÓN... 1 I.1.-Construcción y sistema estructural... 1 I.2.-Objetivos del diseño estructural... 7 I.3.-El cálculo estructural... 8 I.3.1- Predimensionado... 9 I.3.2- Cálculo I.4.-Formas estructurales I.4.1-Estructuras de forma activa a tracción-compresión I.4.2-Estructuras que transmiten cargas por flexión o de sección activa I.4.3-Estructuras compuestas por elementos continuos planos I.4.4 Resumen I.5 - Acerca de la elección de los materiales I Hormigón armado I Acero I Sobre exigencias funcionales y estéticas CAPÍTULO 1 ESTUDIO TIPOLÓGICO DE LAS ESTRUCTURAS DE VECTOR ACTIVO O DE NUDOS ARTICULADOS Estudio de las estructuras planas de Vector Activo o de nudos articulados Consideraciones particulares de diseño de cerchas Campo de aplicación y materiales de los distintos sistemas estructurales CAPITULO 2 ESTRUCTURAS PLANAS DE VECTOR ACTIVO. ESTRUCTURAS PLANAS ARTICULADAS (26 ejercicios resueltos) La barra aislada sometida a tracción (compresión) centrada a) - Hipótesis específicas de deformación c) Deformaciones d) Condiciones de equilibrio interno y de compatibilidad e) Cálculo de corrimientos f) Teorema de los trabajos virtuales, T.T.V,y expresión de la energía elást XI

4 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES 2.2.-Generalidades sobre estructuras articuladas planas a) Aspectos generales b)- Grados de libertad, enlaces y coacciones en estructuras articuladas planas c)-Estudio de la sustentación d)-Génesis de las Celosías simples e)-Análisis de la constitución f)- Análisis global de la estructura f)-Formas Críticas Planteamiento general del cálculo de estructuras articuladas planas Cálculo de estructuras articuladas planas isostáticas Cálculo de esfuerzos en estructuras articuladas planas isostáticas )-Cálculo de esfuerzos axiles en estructuras articuladas planas isostáticas simples y compuestas a)-Método de las secciones o de Ritter b)-Método de los nudos c)-Método de Cremona Maxwell d)-Aplicación del teorema de los Trabajos Virtuales (T.T.V.) en la determinación de los esfuerzos axiles en estructuras articuladas isostáticas )-Cálculo de esfuerzos axiles en estructuras articuladas planas isostáticas complejas )- Cálculo de corrimientos en estructuras articuladas isostáticas )- Cálculo analítico de corrimientos en estructuras articuladas isostáticas )- Cálculo analítico de corrimientos por el Método de Williot )- Cálculo analítico de corrimientos por el método energético )- Cálculo analítico de corrimientos por el Teorema de los Trabajos Virtuales (T.T.V.) )- Metodología a seguir en la obtención de la figura deformada de una estructura plana articulada isostática debido a deformaciones elásticas de sus elementos )- Cálculo gráfico de los vectores corrimiento de los nudos de una estructura articulada simple isostática. Diagrama dewilliot Cálculo de estructuras planas articuladas hiperestáticas XII

5 ÍNDICE TOMO Determinación de los coeficientes de flexibilidad en los nudos de una estructura articulada plana Cálculo de esfuerzos en estructuras articuladas planas isostáticas internas e hiperestáticas externas Cálculo de estructuras articuladas planas hiperestáticas internas e isostáticas externas Cálculo de esfuerzos en estructuras articuladas planas interna y externamente hiperestáticas Cálculo de corrimientos en estructuras articuladas hiperestáticas Estructuras articuladas con elementos a flexión Estructuras articuladas con elementos a sometidos a incrementos de temperatura o defectos de montaje Cálculo matricial de estructuras articuladas planas por el método de la rigidez Criterios sobre aplicación de cargas, numeración de nudos y sentido de las barras Sistemas de referencia Cambio de base Matriz de rigidez de barra, de sección constante, en coordenadas locales Deducción de la matriz de rigidez de barra de sección constante en coordenadas locales por aplicación del Principio de los Trabajos Virtuales Deducción de la matriz de rigidez de barra de sección constante, en coordenadas, locales por aplicación directa de las conceptos de la Elasticidad Matriz de rigidez de barra en coordenadas globales Deducción algebraica Deducción directa Obtención de la matriz de rigidez de la estructura Matrices de conexión Obtención directa de la matriz de rigidez de la estructura prescindiendo de las matrices U Planteamiento general y resolución del problema Cálculo matricial de estructuras articuladas planas con barras a flexión, incrementos de temperatura o defectos de construcción, por el método de la rigidez XIII

6 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES CAPITULO 3 ESTRUCTURAS ESPACIALES DE VECTOR ACTIVO- ESTRUCTURAS ESPACIALES ARTICULADAS(2 ejercicios resueltos) Introducción al capítulo Cálculo matricial de estructuras articuladas espaciales con cargas en los nudos, por el método de la rigidez Criterios de numeración de nudos y sentido de las barras Sistemas de referencia Cambio de base Matriz de rigidez de barra, de sección constante, en coordenadas locales Matriz de rigidez de barra en coordenadas globales Obtención de la matriz de rigidez de la estructura y resolución del Problema Cálculo matricial, por el método de la rigidez, de estructuras articuladas espaciales con barras cargadas o con defectos de construcción CAPITULO 4 ESTUDIO TIPOLÓGICO DE LAS ESTRUCTURAS DE SECCIÓN ACTIVA. ESTRUCTURAS DE VIGAS CON NUDOS RÍGIDOS, LAJAS Y PLACAS La viga de alma llena La viga pared o laja La placa y la losa La sección activa y el material constructivo Campo de aplicación y materiales de los distintos sistemas estructurales La sección activa y la acción sísmica Sistemas estructurales Disposiciones constructivas CAPITULO 5-ESTRUCTURAS PLANAS DE SECCIÓN ACTIVA. ESTRUCTURAS PLANAS DE NUDOS RÍGIDOS (12 ejercicios resueltos) La viga aislada de pequeño canto sometida a flexión simple-teoría de Kirchoff a Hipótesis específicas de deformación XIV

7 ÍNDICE TOMO b Condiciones de equilibrio. Solicitaciones: Esfuerzo cortante y momento flector c.Análisis del vector corrimiento de un punto d - Deformación longitudinal x e - Tensiones en un punto e.1.-Estudio de x e.2.- Estudio de xy e.3.-Estudio de y f - Ecuación de la elástica g - Expresión del Trabajo virtual y de la Energía elástica h- Determinación de los coeficientes de flexibilidad de una viga en voladizo solicitada a axil y flexión i.- Matriz de rigidez elástica de viga de entramado plano de 1 G.D.L. por nudo, solicitada por momentos en sus extremos i.1-Matriz de rigidez de viga de sección variable solicitada por momentos en sus dos extremos i.2-Deducción directa de la matriz de rigidez de viga solicitada en sus dos extremos i.3-Matriz de rigidez de viga solicitada sólo en uno de sus extremos j.- Resolución por el método de la flexibilidad de vigas hiperestaticamente sustentadas k.-Vigas con desplazamiento relativo, medido según la perpendicular a la directriz, de un extremo respecto del otro Flexión simple en vigas rectas de canto moderadamente grueso Teoría de Timoshenko a) - Hipótesis específicas de deformación b) - Tensiones y Solicitaciones c) - Ecuación de la elástica d) - Expresión del Trabajo virtual y de la Energía elástica Teoría de Bolle-Reissner en vigas Teoría de B. F. Vlasov en vigas Flexión simple esviada a.- Hipótesis específicas XV

8 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES 5.3.b- Consecuencias de las hipótesis c Tensiones en un punto d.- Eje neutro y flexión pura e.- Expresión de la energía de deformación f- Conclusiones g.- Presunto Centro de flexión Flexión compuesta a- Tracción (compresión) excéntrica. Núcleo central Flexión simple en vigas rectas de paredes delgadas con sección abierta a-Hipótesis específicas de distribución de tensiones b-Hipótesis específicas de deformación en flexión c- Expresiones para el estudio de deformaciones y tensiones d- Ecuaciones de equilibrio de la rebanada y ecuaciones de equilibrio interno e- Coordenadas del Centro de Flexión f- Tensiones generalizadas g - Ecuación de la elástica h - Expresión del Trabajo virtual y de la Energía elástica CAPITULO 6- ESTRUCTURAS DE SECCIÓN ACTIVA ESTRUCTURAS PLANAS DE VIGAS CON NUDOS RÍGIDOS (71 ejercicios resueltos) Sobre la discretización en las estructuras de nudos rígidos Vigas continúas Vigas continuas solicitadas a axil Vigas continuas solicitadas a flexión Resolución de vigas continuas solicitadas a flexión, por el método de la flexibilidad Resolución de estructuras combinadas (vigas solicitadas a flexión con estructuras planas articuladas), por el método de la flexibilidad Vigas continuas con momentos aplicados en los nudos. Cálculo matricial de 1 G.D.L por el método de la rigidez Significado físico de la matriz de rigidez de la viga continua Métodos de distribución de momentos. Método de Cross y Método de Kani a-Método de Cross b- Método de Kani Vigas continúas con cargas de flexión en vanos XVI

9 ÍNDICE TOMO Vigas continuas con desplazamiento de apoyos en dirección Perpendicular a la directriz Vigas de sección variable y vigas con nudos con desplazamientos. Método de los apoyos ficticios Pórticos y Marcos Resolución de pórticos por el método de la flexibilidad Deformada de pórticos Pórticos intraslacionales y pórticos traslacionales Estructuras planas intraslacionales de nudos rígidos con cargas en los nudos. Cálculo en Rigidez con 1 G.D.L Métodos de distribución de momentos a) Método de Kani b) Método de Cross Estructuras planas de nudos rígidos intraslacionales con cargas en vigas y nudos Esfuerzos en pórticos estrictamente intraslacionales debido a variaciones en las longitudes de las vigas, variaciones térmicas o movimiento de apoyo Pórticos traslacionales con cargas en los nudos. Métodos directos. Métodos de distribución de momentos Pórticos traslacionales por métodos indirectos. Superposición de estados intraslacionales y método de los apoyos ficticios Simetrías y Antisimetrías en estructuras planas de nudos rígidos Cálculo matricial por el método de la rigidez, con 3 G. D. L por nudo, de estructuras planas de nudos rígidos Cálculo matricial de estructuras planas de nudos rígidos con cargas en los nudos Criterios sobre aplicación de cargas, numeración de nudos y sentido de las barras Sistemas de referencia Cambio de base Matriz de equilibrio Matrices de flexibilidad y rigidez de la viga en voladizo en coordenadas globales Matriz de flexibilidad de vigas conectadas en serie Deducción directa de la matriz de rigidez de viga, de sección constante, unida rígidamente en sus dos extremos, en coordenadas globales Deducción de la matriz de rigidez de viga unida XVII

10 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES rígidamente por sus dos extremos, en coordenadas locales y globales, por interpretación del significado físico de sus elementos Deducción de la matriz de rigidez de viga unida rígidamente por sus dos extremos, a partir de los conceptos de tensiones y deformaciones Deducción de la matriz de rigidez de viga unida rígidamente por sus dos extremos, a partir del concepto de solicitaciones sobre la sección transversal Matriz de rigidez de la estructura y condiciones de sustentación Obtención de la matriz de rigidez de la estructura por el teorema de los trabajos virtuales (T.T.V.) Cálculo matricial de estructuras planas de nudos rígidos con cargas, defectos de montaje o variación de temperatura en vigas Reducción del sistema de ecuaciones. Condensación estática Otros tipos de nudos en estructuras planas Matriz de rigidez de viga, de sección constante, articulada en uno de sus extremos y unida rigidamente en el otro, en coordenadas locales Matriz de rigidez de viga, de sección constante, con sólo desplazamiento perpendicular a la directriz libre en uno de sus extremos y unida rigidamente en el otro, en coordenadas locales Matriz de rigidez de viga, de sección constante, unida elasticamente en sus extremos, en coordenadas locales Nudos mixtos: nudo rígido-articulado y nudo con deslizadera o apoyo deslizante de rodillos Métodos aproximados para el predimensionado de estructuras planas Apórticadas Estructuras planas aporticadas sometidas a cargas verticales Estructuras planas apórticadas sometidas a fuerzas horizontales Corrección de Bull y Sved al método del pórtico CAPITULO 7- LA VIGA AISLADA SOMETIDA A TORSIÓN (2 ejercicios resueltos) La viga aislada sometida a Torsión uniforme La barra recta de sección circular sometida a Torsión XVIII

11 ÍNDICE TOMO Torsión uniforme en vigas de sección cualquiera a Posición del Centro de torsión b - Expresión de la energía de deformación c Rigidez torsional d.- Relación entre el vector tensión y la función de tensiones e.- La analogía de la membrana con el fenómeno de la Torsión f.- Torsión uniforme de perfiles de paredes delgadas con sección abierta, mediante la analogía de la membrana g.-Resolución del problema de la torsión uniforme por métodos numéricos g.1-Justificación de este apartado g.2- Síntesis del problema g.3.-MEF. Aproximación a la formulación integral mediante el método de Galerkin g.4. Solución g.5- Cálculo de los coeficientes C ij y T i g.6- Metodología de obtención de la función alabeo en secciones rectangulares g.7. Presentación de casos prácticos g Sección rectangular estrecha: G= M t = g Sección cuadrada: G= M t =20 ; a=0, g.8. Programación en Matlab del Problema de torsion (seccion cualquiera) La viga aislada sometida a Torsión no uniforme (2 ejercicios resueltos) Torsión restringida, ó no uniforme, en perfiles de paredes delgadas con sección abierta a -Deducción de las ecuaciones diferenciales de equilibrio de las membranas cilíndricas b- Momento flector-torsor c- Centro de torsión en la torsión no uniforme d- Estudio del vector corrimiento de un punto e- Deformaciones en el estado secundario de membrana f- Solicitaciones del estado tensional secundario. Bimomento g- Ecuación diferencial de la torsión restringida o no uniforme XIX

12 DISEÑO Y CÁLCULO ELÁSTICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES CAPITULO 8- EMPARRILLADOS Y ESTRUCTURAS ESPACIALES DE NUDOS RÍGIDOS(2 ejercicios resueltos) Generalidades sobre estructuras en emparrillado Cálculo matricial de estructuras en emparrillado con cargas en los nudos, por el método de la rigidez Criterios de numeración de nudos y sentido de las barras Cambio de base Matriz de rigidez de barra, de sección constante, en coordenadas locales Matriz de rigidez de barra en coordenadas globales Matriz de rigidez de la estructura y condiciones de sustentación Cálculo matricial de emparrillados con cargas en vigas o descensos de apoyos Estructuras espaciales de nudos rígidos. Componentes del vector movimiento de nudo. Acciones a considerar sobre extremos de viga Estructuras espaciales de nudos rígidos con cargas en los nudos. Criterios de numeración de nudos y sentido de las vigas Matriz de rigidez de viga, de sección constante, en coordenadas locales Cambio de base Matriz de rigidez de viga en coordenadas globales Obtención de la matriz de rigidez de la estructura y resolución del problema Cálculo matricial de estructuras rígidas espaciales con cargas en vigas XX