Contenido Análisis de estructuras

 El objetivo de esta obra es presentar los conceptos fundamentales y los métodos de análisis de estructuras de una forma rigurosa pero accesible.

En primer lugar, se revisan los métodos clásicos de análisis de estructuras, para después explicar el análisis matricial de estructuras. El interés de los métodos clásicos radica en su utilidad para presentar, de forma sencilla y con un sentido físico claro, los conceptos fundamentales del análisis de estructuras. Por otra parte, el análisis matricial de estructuras aporta una formulación unificada para el análisis de cualquier tipo de estructura que, con su uso en ordenadores, permite analizar estructuras de gran tamaño y complejidad.

Los contenidos se complementan con numerosas figuras y cuadros, así como con ejemplos y problemas resueltos paso a paso, con el fin de mostrar la forma de utilizar los conceptos y métodos presentados.

PRÓLOGO

Parte I INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS

1. ESTRUCTURAS DE INGENIERÍA

Introducción

1.1. Acciones sobre las estructuras
1.2. Resistencia y rigidez
1.3. Clasificación de las estructuras
1.4. El proceso de diseño y construcción de estructuras
1.5. El diseño de estructuras
1.6. Estructuras prácticas e ideales
   1.6.1. Análisis con modelos
   1.6.2. Elementos reales e ideales
   1.6.3. Nudos reales e ideales
   1.6.4. Apoyos reales e ideales
Resumen conceptual
Preguntas de evaluación

2. CONCEPTOS BÁSICOS DEL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS

Introducción

2.1. Relaciones fundamentales del Análisis de Estructuras
2.2. Ecuaciones de equilibrio
2.3. Ecuaciones de compatibilidad
2.4. Leyes de comportamiento
2.5. Estabilidad de las estructuras
   2.5.1. Inestabilidad estática
   2.5.2. Inestabilidad geométrica
   2.5.3. Inestabilidad estructural
2.6. Métodos de análisis de estructuras
   2.6.1. Método de las fuerzas.
   2.6.2. Método de los desplazamientos
   2.6.3. Comparación de métodos
2.7. Hipótesis básicas del análisis lineal de estructuras
   2.7.1. Pequeños desplazamientos
   2.7.2. Linealidad del comportamiento del material
   2.7.3. Principio de superposición
2.8. El teorema de los trabajos virtuales en medios continuos.
   2.8.1. El teorema de los desplazamientos virtuales en medios continuos
   2.8.2. El teorema de las fuerzas virtuales en medios continuos
Resumen conceptual
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

Parte II ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE DETERMINADAS

3. ESTRUCTURAS DE NUDOS ARTICULADOS

Introducción .

3.1. Estructuras de nudos articulados. Hipótesis básicas para el análisis.
3.2. Estructuras de nudos articulados isostáticas. Leyes de formación.
   3.2.1. Estructuras simples.
   3.2.2. Estructuras compuestas
   3.2.3. Estructuras complejas
3.3. Estabilidad, determinación e indeterminación estática de las estructuras de nudos articulados.
3.4. Tipologías de las estructuras de nudos articulados
   3.4.1. Definiciones
   3.4.2. Vigas trianguladas.
   3.4.3. Cerchas
   3.4.4. Arcos y pórticos.
Resumen conceptua
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

4. ESFUERZOS EN ESTRUCTURAS ISOSTÁTICAS DE NUDOS ARTICULADOS

Introducción

4.1. Generalidades, notaciones y criterio de signos.
4.2. Cálculo de reacciones.
4.3. Método de los nudos
4.4. Método de las secciones.
4.5. Estructuras compuestas. Método de las estructuras secundarias
4.6. Estructuras complejas. Método de Henneberg
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Problemas propuestos.
Preguntas de evaluación

5. ESFUERZOS EN ESTRUCTURAS ISOSTÁTICAS DE NUDOS RÍGIDOS

Introducción

5.1. La pieza recta
5.2. Definición de esfuerzos
5.3. Estabilidad, determinación e indeterminación estática.
5.4. Ecuaciones de equilibrio interno
5.5. Cálculo y representación de esfuerzos
5.6. Cálculo de las reacciones de la estructura.
5.7. Cálculo de las fuerzas sobre los extremos de las piezas
5.8. Cálculo de las leyes de esfuerzos de las piezas
5.9. Representación de los diagramas de esfuerzos y de la deformada de las piezas
5.11. Representación de los diagramas de esfuerzos y de la deformada aproximada de la estructura completa
Resumen conceptual.
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

Parte III DESPLAZAMIENTOS DE LAS ESTRUCTURAS

6. DESPLAZAMIENTOS. MÉTODOS GEOMÉTRICOS Y ENERGÉTICOS

Introducción

6.1. Desplazamientos de las estructuras
6.2. El método de Williot
6.3. El teorema de las fuerzas virtuales en estructuras de nudos articulados
6.4. Aplicación del teorema de las fuerzas virtuales en estructuras de nudos articulados
6.5. El teorema de las fuerzas virtuales en estructuras de nudos rígidos
6.6. Aplicación del teorema de las fuerzas virtuales en estructuras de nudos rígidos
Resumen conceptual
Problemas propuestos.
Preguntas de evaluación.

Parte IV ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS

7. ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE NUDOS ARTICULADOS

Introducción

7.1. Métodos de análisis de las estructuras
7.2. Análisis por el método de los desplazamientos
7.3. Análisis por el método de las fuerzas. Condiciones de compatibilidad geométricas
7.4. Análisis por el método de las fuerzas. Condiciones de compatibilidad aplicando el teorema de las fuerzas virtuales
   7.4.1. Caso de hiperestaticidad externa con isostaticidad interna
   7.4.2. Caso de hiperestaticidad interna con isostaticidad externa
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Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

8. LA PIEZA RECTA. ECUACIONES DE COMPORTAMIENTO

Introducción

8.1. Momentos de empotramiento perfecto
8.1.1. Pieza empotrada en ambos extremos
8.1.2. Pieza empotrada en un extremo y articulada en el otro
8.2. Factores de trasmisión.
8.3. Rigideces al giro.
   8.3.1. Rigidez al giro en un extremo con el otro extremo empotrado
   8.3.2. Rigidez al giro en un extremo con el otro extremo articulado
8.4. Ecuaciones de comportamiento de la pieza recta
   8.4.1. Sin desplazamiento relativo entre los extremos de la pieza.
   8.4.2. Con desplazamiento relativo entre los extremos de la pieza
8.5. Ecuaciones de comportamiento de la pieza recta con un extremo articulado
8.6. Aplicación de las ecuaciones de comportamiento de la pieza recta.
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Problemas propuestos
Preguntas de evaluación.

9. ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE NUDOS RÍGIDOS. EL MÉTODO DE LOS DESPLAZAMIENTOS

Introducción

9.1. El método de los desplazamientos.
9.2. Grados de libertad.
9.3. Compatibilidad.
   9.3.1. Compatibilidad de giros.
   9.3.2. Compatibilidad de desplazamientos
9.4. Comportamiento
9.5. Equilibrio
   9.5.1. Equilibrio de momentos
   9.5.2. Equilibrio de fuerzas
9.6. El método de los desplazamientos en estructuras de nudos rígidos
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Problemas propuestos
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10. SIMPLIFICACIONES EN EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS SIMÉTRICAS

Introducción

10.1. Estructuras simétricas
10.2. Estados de carga simétricos
10.3. Estados de carga antisimétricos
10.4. Descomposición de estados de carga
10.5. Simplificaciones en estructuras simétricas
   10.5.1. Estados de carga simétricos
   10.5.2. Estados de carga antisimétricos
Resumen conceptual
Problemas propuestos
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Parte V  ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS

11. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS MATRICIAL DE ESTRUCTURAS

Introducción

11.1. El análisis matricial de estructuras
11.2. Conceptos de rigidez y de flexibilidad.
    11.2.1. Estructuras con un grado de libertad
    11.2.2. Estructuras con dos grados de libertad
    11.2.3. Estructuras con n grados de libertad
Resumen conceptual.
Problemas propuestos
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12. SISTEMAS DE COORDENADAS. MATRICES DE RIGIDEZ ELEMENTALES

Introducción

12.1. Sistemas de coordenadas
     12.1.1. Sistemas de referencia.
     12.1.2. Sistema global
     12.1.3. Sistemas locales de los elementos
     12.1.4. Sistemas de coordenadas nodales
12.2. Rigideces elementales
     12.2.1. Rigideces para desplazamientos según el eje x
     12.2.2. Rigideces para giros según el eje x
     12.2.3. Rigideces para giros según el eje z
     12.2.4. Rigideces para giros según el eje y
     12.2.5. Rigideces para desplazamientos según el eje y
     12.2.6. Rigideces para desplazamientos según el eje z
12.3. Matrices de rigidez elementales
     12.3.1. Elementos espaciales de nudos rígidos
     12.3.2. Elementos de nudos articulados
     12.3.3. Elementos planos de nudos rígidos.
     12.3.4. Elementos de emparrillados
12.4. Trasformación de coordenadas
     12.4.1. Rotación de vectores.
     12.4.2. Rotación de matrices.
Resumen conceptual
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

13. EL MÉTODO DE LOS DESPLAZAMIENTOS

Introducción

13.1. Formación del sistema de ecuaciones de equilibrio de la estructura.
13.2. Condiciones de contorno. Cálculo de desplazamientos
13.3. Cálculo de esfuerzos
13.4. Cálculo de fuerzas en los nudos
13.5. Resumen del método
Resumen conceptual
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

14. CARGAS NO PUNTUALES

Introducción

14.1. Cargas aplicadas en los elementos
14.2. Desplazamientos impuestos
14.3. Acciones térmicas.
14.4. Faltas de ajuste
Resumen conceptual
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

15. CONDICIONES DE ELEMENTOS Y DE APOYOS NO IDEALES

Introducción

15.1. Elementos con liberaciones de esfuerzos
15.1.1. Matrices de rigidez de elementos con liberaciones.
15.1.2. Fuerzas de empotramiento de elementos con liberaciones
15.2. Apoyos elásticos
15.3. Apoyos inclinados
Resumen conceptual.
Problemas propuestos
Preguntas de evaluación

ANEXO A. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.
ANEXO B. MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO PERFECTO
ANEXO C. FLECHAS Y GIROS.
SOLUCIONARIO
BIBLIOGRAFÍA