Contenido. CAPÍTULO 1 Introducción 3. CAPÍTULO 2 Cargas estructurales 17 PARTE I ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE DETERMINADAS DEDICATORIA PREFACIO.

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1 Contenido DEDICATORIA PREFACIO v vii PARTE I ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE DETERMINADAS CAPÍTULO 1 Introducción Análisis y diseño estructural Historia del análisis estructural Principios básicos del análisis estructural Componentes y sistemas estructurales Fuerzas estructurales Idealización estructural (diagramas de líneas) Exactitud de los cálculos Verificación de los problemas Impacto de las computadoras en el análisis estructural 15 CAPÍTULO 2 Cargas estructurales Introducción Especificaciones y reglamentos de construcción Tipos de cargas estructurales Cargas muertas Cargas vivas Factores de impacto por carga viva Cargas vivas sobre techos Cargas de lluvia Cargas de viento 28

2 x Contenido 2.10 Cargas de nieve Otras cargas Problemas 39 CAPÍTULO 3 Sistemas de cargas y comportamiento Introducción Áreas tributarias Reducción de la carga viva Condiciones de carga para el diseño por esfuerzos permisibles Condiciones de carga para el diseño por resistencia Colocación de las cargas sobre la estructura Concepto de envolvente de fuerzas Problemas 56 CAPÍTULO 4 Reacciones Equilibrio Cuerpos móviles Cálculo de las incógnitas Tipos de soporte Diagramas de cuerpo libre Convención de signos Estabilidad, determinación, e indeterminación Equilibrio inestable e inestabilidad geométrica Reacciones calculadas con ecuaciones de equilibrio estático Principio de superposición El voladizo simple Estructuras con voladizo Arcos Arcos de tres articulaciones Usos de arcos y de estructuras con voladizo Cables Problemas 88 CAPÍTULO 5 Fuerza cortante y momento flexionante Introducción Ecuaciones de la fuerza cortante y del momento flexionante Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes, y momentos flexionantes Diagramas de fuerza cortante y momento flexionante Construcción de los diagramas de fuerza cortante y momento flexionante 111

3 Contenido xi 5.6 Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionante para marcos estáticamente determinados Problemas 122 CAPÍTULO 6 Introducción a las armaduras planas Generalidades Hipótesis para el análisis de armaduras Notación para las armaduras Armaduras para techos Armaduras para puentes Disposición de los elementos de una armadura Determinación estática de las armaduras Métodos de análisis y convenciones Métodos de los nudos Problemas 151 CAPÍTULO 7 Armaduras planas, continuación Análisis por el método de las secciones Aplicación del método de las secciones Diagramas de fuerza cortante y momento flexionante Miembros de fuerza cero Estabilidad Armaduras simples, compuestas y complejas Ecuaciones de condición Cuando las hipótesis no son correctas Análisis de armaduras por computadora Problemas 177 CAPÍTULO 8 Armaduras espaciales ó tridimensionales Introducción Principios básicos Ecuaciones de la estática Estabilidad de las armaduras tridimensionales Teoremas especiales aplicables a las armaduras tridimensionales Tipos de apoyo Ejemplos ilustrativos Soluciones usando ecuaciones simultáneas Soluciones usando computadoras Problemas 203

4 xii Contenido CAPÍTULO 9 Líneas de influencia Introducción Definición de la línea de influencia Líneas de influencia para las reacciones de una viga simple Líneas de influencia para fuerzas cortantes en vigas simples Líneas de influencia para momentos en vigas simples Líneas de influencia cualitativas Usos de las líneas de influeencia; cargas concentradas Usos de las líneas de influencia; cargas uniformes Determinación de los efectos máximos de la carga Efectos máximos de la carga usando curvatura Cargas vivas para puentes carreteros Cargas vivas para puentes ferroviarios Cargas de impacto Valores máximos para cargas móviles Problemas 230 CAPÍTULO 10 Introducción al cálculo de deflexiones Introducción Croquis de las deformaciones de las estructuras Razones para calcular las deflexiones Teoremas del área del diagrama de momento Aplicación de los teoremas del área del diagrama de momento Ley de Maxwell de las deflexiones recíprocas Problemas 256 CAPÍTULO 11 Deflexiones y rotaciones: métodos de energía Introducción a los métodos de energía Principio de la conservación de la energía Trabajo virtual o método del trabajo virtual complementario Deflexiones en armaduras por trabajo virtual Aplicación del trabajo virtual en las armaduras Cálculo de deflexiones en vigas y en marcos mediante el método del trabajo virtual Problemas de ejemplo para vigas y marcos Cálculo de rotaciones por medio del trabajo virtual Introducción a los teoremas de Castigliano Segundo teorema de Castigliano Problemas 291

5 Contenido xiii PARTE II ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS MÉTODOS CLÁSICOS CAPÍTULO 12 Introducción a las estructuras estáticamente indeterminadas Introducción Estructuras continuas Ventajas de las estructuras hiperestáticas Desventajas de las estructuras hiperestáticas Métodos de análisis de estructuras estáticamente indeterminadas Mirando hacia adelante 311 CAPÍTULO 13 Métodos de energía para estructuras estáticamente indeterminadas Vigas y marcos con una redundante Vigas y marcos con dos ó más redundantes Asentamiento de apoyos Análisis de armaduras con redundantes externas Análisis de armaduras con redundantes internas Análisis de armaduras con redundantes internas y externas Cambios de temperatura, contracción, errores de fabricación, etcétera Segundo teorema de Castigliano Primer teorema de Castigliano; método del trabajo mínimo Análisis usando computadoras Problemas 352 CAPÍTULO 14 Líneas de influencia para estructuras estáticamente indeterminadas Líneas de influencia para vigas estáticamente indeterminadas Líneas de influencia cualitativas Líneas de influencia para armaduras estáticamente indeterminadas Líneas de influencia con el uso del programa SABLE Problemas 381 CAPÍTULO 15 Pendiente-deflexión: un método de análisis por desplazamientos Introducción Deducción de las ecuaciones de pendiente-deflexión 388

6 xiv Contenido 15.3 Aplicación de las ecuaciones de pendiente-deflexión a vigas continuas Análisis de marcos sin desplazamiento lateral Análisis de marcos con desplazamiento lateral Análisis de marcos con columnas inclinadas Problemas 407 PARTE III ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS MÉTODOS MODERNOS CAPÍTULO 16 Análisis aproximado de estructuras estáticamente indeterminadas Introducción Armaduras con dos diagonales en cada tablero Vigas continuas Análisis de estructuras de edificios con cargas verticales Análisis de portales Distribución de momentos Análisis de "armaduras" Vierendeel Problemas 428 CAPÍTULO 17 Distribución de momentos en vigas Introducción Relaciones básicas Definiciones Convención de signos Aplicación de la distribución de momentos Modificación de la rigidez para el caso de apoyos simples Diagramas de fuerza cortante y momento flexionante Soluciones con computadora Problemas 452 CAPÍTULO 18 Distribución de momentos para marcos Marcos sin desplazamiento lateral Marcos con desplazamiento lateral Momentos debidos al desplazamiento lateral Marcos con elementos inclinados Marcos de múltiples niveles Análisis usando computadora Problemas 474

7 Contenido xv CAPÍTULO 19 Introducción a los métodos matriciales El porqué de los métodos matriciales Empleo de los métodos matriciales Representación de las fuerzas y de los desplazamientos Algunas definiciones necesarias El concepto fundamental Sistemas con varios elementos Barras en lugar de resortes Solución para una armadura Matrices del sistema mediante la energía de deformación Mirando hacia adelante Problemas 497 CAPÍTULO 20 Más acerca de los métodos matriciales Introducción Definición de sistemas coordenados La relación elemental de la rigidez Matrices de elemento de armadura Matrices de elemento de viga Transformación de coordenadas globales Ensamble de la matriz de rigidez Cargas que actúan sobre el sistema Cálculo de las fuerzas finales de extremo de viga Análisis de una estructura completa Problemas 516 CAPÍTULO 21 Temas adicionales de métodos matriciales Introducción El elemento armadura usando principios del trabajo virtual Trabajo virtual y el elemento de viga prismática Condiciones especiales en extremo de miembro Vectores consistentes de carga Efectos del asentamiento de soportes Problemas 530 APÉNDICES APÉNDICE A La ecuación de la catenaria 533

8 xvi Contenido APÉNDICE B Algebra matricial 539 B.1 Introducción 539 B.2 Definiciones y propiedades de las matrices 539 B.3 Tipos especiales de matrices 540 B.4 Determinante de una matriz cuadrada 541 B.5 Matriz adjunta 543 B.6 Matriz aritmética 544 B.7 Método de Gauss para resolver ecuaciones simultáneas 548 B.8 Temas especiales 550 APÉNDICE C Especificaciones de algunas normas de construcción para la ciudad de México 555 APÉNDICE D Momentos de empotramiento en vigas 561 APÉNDICE E Propiedades de áreas comunes 563 APÉNDICE F Métodos del peso elástico y viga conjugada 565 F.1 El método de los pesos elásticos 565 F.2 Aplicación del método de los pesos elásticos 566 F.3 Limitaciones del método de los pesos elásticos 570 F.4 Método de la viga conjugada 570 F.5 Resumen de las relaciones de viga 573 F.6 Aplicación del método conjugado a vigas 573 F.7 Problemas 575 GLOSARIO 579 ÍNDICE 583