Entrega Trabajo de Investigación Análisis Estructural

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UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE ARQUITECTURA 
MATERIA: ANÁLISIS ESTRUCTURAL 
SECCIÓN: “A” 
PROF. TOMÁS VILLASMIL 
 
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 
 
 
 
 
ALUMNA: NEMCARI GUTIERREZ 
C.I: v-30.333.330 
Período: 2021C 
Desarrollo 
 
1.- Defina Transmisión de Cargas en una Estructura. 
Respuesta: 
 Se define la trasmisión de cargas como aquella que permite conocer las acciones 
y reacciones de cada elemento estructural, conocer solicitaciones para dimensionar. 
Podemos decir que las cargas gravitatorias se trasmiten de un elemento a otro. Esto 
varía por el tipo de distribución en función de la incidencia entre los elementos. 
(acción-reacción). También podemos decir que es el flujo de fuerzas que se 
presenta en la estructura, lo cual es la base para poder diseñar las estructuras. 
 
 
2.- ¿Cómo se transmiten las cargas de un elemento a otro? 
Respuesta: 
 Las cargas se trasmiten desde los sistemas de piso, los cuales van pasando por 
el sistema de apoyo vertical, ya sea una columna, hasta llegar a la cimentación, el 
cual hace referencia al conjunto de elementos estructurales cuya misión consiste en 
conectar y transmitir las cargas de la construcción al suelo. El objetivo de este 
proceso es establecer un valor de cargas sobre el terreno que nos permita calcular 
las dimensiones de la cimentación para cada tramo. Aunque también en base a este 
procedimiento podemos diseñar lo que es; vigas, columnas y muros de carga. El 
diseño detallado de las estructuras incluye la determinación de la forma y tamaño 
de los miembros y de sus conexiones y el principal requisito es que las estructuras 
deben soportar con seguridad todas las cargas que se les apliquen. Realizar bajada 
de cargas es un paso importante del proceso de diseño. 
 
 
3.- ¿Qué es una Columna? 
Respuesta: 
 Podemos decir que una columna es un elemento arquitectónico vertical y que 
normalmente tiene funciones estructurales, aunque también pueden elegirse con 
fines decorativos. De manera ordinario, su sección es circular, pues cuando es 
cuadrangular suele denominarse pilar, o pilastra si se encuentra adosada a un muro. 
 La columna clásica está formada por tres elementos: basa, fuste y capitel. 
 Básicamente es una barra apoyada verticalmente, que tiene como función la de 
soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos 
que soporta son de compresión y pandeo. Los materiales de los que está construido 
son muy diversos, desde la madera al hormigón armado, pasando por el acero, 
ladrillos, mármol, entre otros. Suelen presentarse de forma geométrica regular 
(cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular. 
 
 
4.- ¿Qué es un área tributaria? 
Respuesta: 
 Las cargas por gravedad en elementos horizontales como vigas o losas 
necesitan repartirse de acuerdo a la influencia y relación de tienen entre ellas. Las 
cargas especificadas dadas por algún Código de construcción como el ASCE, 
especifican una carga por área unitaria de superficie. En un arreglo estructural dado, 
si una viga está soportando un piso, techo o muro, que tenga una presión o carga 
perpendicular a la superficie, la fuerza total en el elemento de viga es igual al área 
superficial correspondiente multiplicada por la carga o presión de la superficie. 
 El concepto de áreas tributarias es muy útil cuando se calcula la carga aplicada 
a elementos estructurales. Existen dos principales condiciones para utilizar un área 
tributaria como medio de determinar la carga en el elemento determinado: 
 La carga del área tributaria debe de ser uniforme. 
 Los elementos de soporte deben ser simplemente apoyados y de claro 
simple o puede asumirse razonablemente que transfieren la mitad de su 
carga al elemento de soporte. 
Este criterio no es totalmente válido si no está simplemente soportado y el método 
pierde su utilidad. 
 
 Podemos decir que se entiende por área tributaria de un elemento de una 
estructura sujeta a carga uniformemente distribuida, aquella área que, multiplicada 
por la carga uniforme, define la carga total que se debe considerar actuando sobre 
el elemento y que produce efectos iguales a los de la distribución real de cargas 
sobre la estructura. 
 En elementos que trabajan en una dirección el área esta limitada por los 
centros de espaciamiento entre los elementos. 
 En columnas, el área tributaria esta limitada por las líneas medias de las 
losas adyacentes. 
 El área tributaria de dos elementos portantes se separa por las bisectrices de 
los ángulos que estos forman. 
 En poca palabras es el área que soporta la estructura. 
 
 
5.- ¿Cuáles pueden ser los métodos para pre dimensionamiento de columnas de 
concreto y acero? 
Respuesta: 
Columna de Concreto 
 Las columnas de concreto armado pueden ser de tres tipos que son: 
 Elemento reforzado con barras longitudinales y zunchos. 
 Elementos reforzados con barras longitudinales y estribos. 
 Elementos reforzados con tubos de acero estructural, con o sin barras 
longitudinales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal. 
 Para las columnas de concreto armado, la cuantía de acero 4 oscila entre 1 y 8% 
con un mínimo de 4 barras longitudinales (Nilson y Winter, 1994). 
 
- Método para pre dimensionar columnas de concreto armado: 
 Existen dos tipos de métodos para pre dimensionar las columnas de concreto 
armado, el primero es una aproximación, ya que se basa en la carga axial 
únicamente, debido a que esta carga es fácil de obtener por métodos aproximados 
para cálculos preliminares de pórticos. El segundo método es más preciso y está 
basado en la carga axial y el momento flector conocido, valores que son los 
necesarios para diseñar una columna. 
Conocido Pu 
 Existen una gran variedad de fórmulas para pre dimensionar columnas con Pu 
conocido, solo se presenta dos tipos. 
Método sugerido por Nilson y Winter 
 4 Relación entre el área de acero (As) y el área de concreto (Ag) y se define por ρ. 
 Las dimensiones de las columnas se controlan principalmente por cargas 
axiales, aunque la presencia de momento incrementa el área necesaria. Para 
columnas interiores, donde el incremento de momento no es apreciable un aumento 
del 10% puede ser suficiente, mientras que para columnas exteriores un incremento 
del 50% del área sería apropiado (Nilson y Winter, 1994). 
Método sugerido por Arnal y Epelboim 
 El área de concreto armado puede estimarse por la fórmula (Arnal, y Epelboim, 
1985) 
 
Conocido Pu y Mu 
 Este método está basado en el empleo de ábacos basados en diagramas de 
interacción de resistencia que definen la combinación de carga axial y momento 
flector de falla para una columna determinada, con un intervalo completo de 
excentricidades desde cero hasta infinito (véase Figura 7). Los pasos para obtener 
las dimensiones son: 
 
 
 
 
Columna de Acero 
 El diseño de las columnas de acero se basa en la desigualdad de la ecuación 
del diseño por estados límites y se presenta en la forma indicada en la Ecuación 6. 
La esencia de la ecuación es que la suma de los efectos de las cargas divididas 
entre la resistencia minorada debe ser menor o igual a la unidad (Segui, 2000). 
 
 
- Sección de la columna: 
 La resistencia correspondiente a cualquier modo de pandeo no puede 
desarrollarse si los elementos de la sección transversal son tan delgados que se 
presenta un pandeo local. Por lo tanto, existe una clasificación de las secciones 
transversales según los valores límite de las razones ancho-espesor y se clasifican 
como compactas, no compactas o esbeltas. 
 En general, dentro de los límites de los márgenes disponibles y teniendo en 
cuenta las limitaciones por espesor, el diseñador usa una sección con el radio de 
giro más grande posible, reduciendo así la relaciónde esbeltez e incrementando el 
esfuerzo crítico. (Galambos, Lin, y Johnston, 1999; Segui, 2000) 
- Método para pre dimensionar la columna de acero: 
 Para perfiles que no se encuentren en las tablas de cargas para columnas debe 
usarse un procedimiento de tanteos. El procedimiento general es suponer un perfil 
y luego calcular su resistencia de diseño. Si la resistencia es muy pequeña 
(insegura) o demasiado grande (antieconómica), deberá hacerse otro tanteo. Un 
enfoque sistemático para hacer la selección de tanteo es como sigue: 
 Seleccione un perfil de tanteo. 
 Calcule Fcr y øcPn para el perfil de tanteo. 
 Revíselo con la fórmula de interacción, si la resistencia de diseño es muy 
cercana al valor requerido puede ensayarse el siguiente tamaño tabulado. 
De otra manera, repita todo el procedimiento. (Segui, 2000). 
 
 
 
6.- ¿Cómo se clasifican las columnas de acuerdo a las características estructurales 
y las cargas que son aplicadas? 
Respuesta: 
 Cargas Estructurales 
Se Clasifican en: 
 Cargas Muertas 
 Cargas Vivas 
 Cargas Accidentales 
 
 Cargas Muertas: Son aquellas que actúan de forma continua y sin cambios 
significativos. 
 
-El peso propio de la estructura. 
-Rellenos. 
-Acabados de entrepiso, cielorraso. 
-Columnas, vigas losas. 
 
 Cargas Vivas: Estas varían en su intensidad con el tiempo ya sea, por uso o 
exposición de la estructura. 
 
-Tránsito en puente. 
-Cambio en temperaturas. 
-Maquinaria. 
-Acumulación de nieve o granizo. 
 
 Cargas Accidentales: Son las que pasan rápido por la estructura son cargas 
inerciales causas ejemplo. Los eventos sísmicos, ráfagas de viento. 
Fuerzas en las Columnas 
 Cargas Verticales: Son en gran parte absorbidas por la propia estructura de la 
columna, pero se producirá una reacción de impulso horizontal, será mayor cuanto 
más flexible sea la columna 
 Movimiento de Flexión: Se produce debido al impulso que tiende a inclinar a esta 
lateralmente. 
 Los momentos Flectores: Son el factor más importante para definir el 
comportamiento de las columnas ante el pandeo, la geometría de pandeo 
inicialmente es similar a la elástica de deformación provocada por la flexión. 
 
 
• Columna Exenta: También denominada aislada, es aquella que está separada 
del esqueleto de la construcción principal. Queda exenta de cualquier elemento 
vertical de la edificación. 
 
• Columna Adosada: Es la que está pegada a las paredes o algún otro elemento 
de la construcción. Cumple funciones estructurales como también de decoración. 
 
• Columna Embebida: Circulares (cilíndrica o uniforme), las columnas circulares 
poseen menos rigidez que las cuadradas y rectangulares, ya que la inercia de la 
columna circular es menor que la de la columna cuadrada, aunque tengan la misma 
sección transversal. Las columnas circulares tienen características de simetría en 
sus ejes, los cuales se pueden suponer perpendiculares entre sí, hecho que las 
hace similares en comportamiento a las cuadradas. 
 
• Columnas Circulares: Carga axial. Fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal 
de un miembro estructural aplicada al centro de la sección transversal del mismo 
produciendo un esfuerzo uniforme. También llamada fuerza axial. 
 
 Las columnas son miembros que forman estructuras que transmiten su carga a 
partir del piso dándole estabilidad. Por lo regular se utilizan como soporte para 
algunos objetos, por lo cual es necesario que tenga una buena resistencia en el 
material distribuido y localizado por el centro. La columna está sometida a esfuerzos 
al igual que las vigas, pero en dirección contraria, ya que se invierte la posición de 
horizontal a vertical, lo cual puede terminar en el pandeo de la columna. 
 En muchas ocasiones es difícil identificar en qué momento o lugar localizado se 
encuentra un debilitamiento en la columna hasta que ésta sufre la deformación. El 
tipo de pandeo se define de acuerdo a los materiales utilizados para realizar la 
columna, en el pandeo por flexión este se ve como una cuerda vertical, y en el 
pandeo por torsión se realiza un movimiento en círculos encontrados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografía 
 https://es.slideshare.net/victoriarivas22/e-s-t-r-u-c-t-u-r-a 
 https://es.slideshare.net/sallafina/edificacin-estructuras 
 https://slideplayer.es/slide/11827976/ 
 https://definicion.de/columna/ 
 https://es.scribd.com/doc/263425117/Area-Tributaria 
 https://www.youtube.com/watch?v=AzyJyTPQ8JU 
 https://www.facebook.com/luching.ingenieria/posts/128296088878607/ 
 Arnal, E. y Epelboim S. (1985). Manual para el proyecto de estructuras de 
concreto armado para edificaciones. Caracas, Venezuela: Fundación “Juan 
José Aguerrevere”, Fondo Editorial del Colegio de Ingenieros de Venezuela 
 Galambos, T., Lin, F.J. y Johnston, B. (1999). Diseño de estructuras de acero 
con LRFD. Naucalpan de Juárez, México: Prentice Hall Hispanoamericana, 
S.A. 
 McCormac, J. (1996). Diseño de estructuras de acero (Método LRFD). 
México D.F., México: Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. 
 Nilson, A. y Winter, G. (1994). Diseño de estructuras de concreto. Santafé de 
Bogotá, Colombia: McGrawHill Interamericana S.A. 
 https://es.slideshare.net/MarlenMGlvez/columnas-tipos-y-clasificacin 
https://es.slideshare.net/victoriarivas22/e-s-t-r-u-c-t-u-r-a
https://es.slideshare.net/sallafina/edificacin-estructuras
https://slideplayer.es/slide/11827976/
https://definicion.de/columna/
https://es.scribd.com/doc/263425117/Area-Tributaria
https://www.youtube.com/watch?v=AzyJyTPQ8JU
https://www.facebook.com/luching.ingenieria/posts/128296088878607/
https://es.slideshare.net/MarlenMGlvez/columnas-tipos-y-clasificacin