Estructuras de compresion


   


La única limitación impuesta es que bajo cualquier estado de cargas de servicio no aparezcan tensiones de tracción en ninguna sección de la estructura. Para concluir con la definición: compresión es el estado de tensión en el cual las partículas se “aprietan” entre si. una columna sobre la cual se apoya un peso se halla sometida a compresión, por ese motivo su altura disminuye por efecto de la carga. la relación entre tensión de compresión y deformación por compresión es el modulo de elasticidad por compresión.

Las deformaciones provocadas por la compresión son de sentido contrario a las producidas por tracción, hay un acortamiento en la dirección de la aplicación de la carga y un ensanchamiento perpendicular a esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del cuerpo no varía. Las solicitaciones normales son aquellas fuerzas que actúan de forma perpendicular a la sección; por lo tanto, la compresión es una solicitación normal a la sección ya que en las estructuras de compresión dominante la forma de la estructura coincide con el camino de las cargas hacia los apoyos, de esta forma, las solicitaciones actúan de forma perpendicular provocando que las secciones tienden a acercarse y “apretarse”.

En relación con las estructuras de tracción dominante, las solicitaciones a las que están sometidas también actúan de forma perpendicular a la sección, pero en sentido inverso, provocando que las secciones de la estructura se “separen”. Pandeo: El Pandeo es un comportamiento típico de los elementos estructurales sometidos a esfuerzos de compresión. Cuando la carga de compresión aumenta progresivamente llega a un valor en el cual el elemento esbelto, en lugar de limitarse a cortar su altura, curva su eje; una vez que esto ocurre aunque no se incremente el valor de la carga el elemento continúa curvándose hasta el colapso definitivo.

El valor de la carga por el cual el elemento puede pandear puede ser sensiblemente inferior a la carga que resiste el material dado. En general la aparición del pandeo puede manifestarse en el tramo próximo al apoyo por ser el más cargado. Ninguna pieza sometido al esfuerzo de compresión está exenta de sufrir el pandeo. Se trata de una flexión lateral que está en relación con la esbeltez. Esbeltez = lp (luz de pandeo), b (lado menor), La carga de pandeo de una columna depende de su material, su longitud, la forma de su sección transversal, y las restricciones impuestas a sus extremos. La carga de pandeo es proporcional al módulo de elasticidad del material; el acero resiste tres veces mas que el aluminio.

Para ser resistentes a la compresión no deben ser delgados, y, sin embargo emplear una cantidad limitada de material, lo primordial es que la mayor parte del material se sitúe lejos del centro, esto se refiere al momento de inercia. En la practica, toda pequeña imperfección en el centrado de las cargas o toda falla en el material facilitan el pandeo. Las cargas de pandeo también aumentan con las restricciones impuestas a los extremos del elemento comprimido, será mayor si algún extremo esta libre. La fórmula de Euler sirve para conocer el valor de la carga a la cual el elemento estructural sufrirá el efecto de Pandeo. Este valor se agregará al calculo de las cargas permanentes. Pk= π2. E . J min Lk2 Pk: Carga crítica de Pandeo.

Es el valor máximo de la carga que puede soportar el elemento en cuestión; el valor de la carga de trabajo deberá ser tres veces mayor a la de Pk. E: modulo de elasticidad o módulo de Yang. Mide la oposición del material a ser deformado. A mayor E, menor riesgo de pandeo. J: momento de inercia de la sección. Ubicación del material del modo más racional para obtener mayor resistencia, esto se logra colocando el material lejos del baricentro de la sección. En la fórmula se usa el momento de inercia mínimo. Lp: luz de pandeo.

Altura de la columna aumentada o disminuida por las condiciones de sujeción de la misma, a menor altura de la columna menor posibilidad de pandear. Columna empotrada apoyada en dos puntos apoyada en un punto Lp=1/2 Lp=1 Lp=2. Núcleo Central: Se llama al área que rodea al centro g de la sección y cuya distancia máxima a este no podrá superar a 1/3 de la altura de la sección. Todas las cargas que incidan sobre esa área serán esfuerzos de compresión, pasado este límite aparecerán esfuerzos de flexión y tracción, los cuales no podrán ser soportados por estas estructuras. Conocer el núcleo central de compresión nos servirá a saber como deben estar orientadas las cargas con respecto ala sección, de tal forma que esta pueda soportarlas sin flexarse. La excentricidad “e” es la distancia entre la fuerza y el baricentro, esta distancia no debe ser mayor a de la altura total de la sección. La parición de la excentricidad traerá como consecuencia la desuniformidad de las tensiones de compresión en la sección transversal, produciendo un incremento de estas en el borde mas próximo a la curva de presiones, pudiendo aparecer en el borde opuesto tensiones de tracción.

Configuración Antifunicular de las Cargas:  En las estructuras de tracción pura, la distribución de las cargas a lo largo de la curva responde a la forma de catenaria, en este tipo de estructuras la curva recibe el nombre de “funicular de cargas”; En las estructuras de compresión dominante, la curva también toma la forma de catenaria pero en sentido inverso, por este motivo la curva recibe el nombre de “antifunicular de cargas”. La catenaria no difiere en gran medida de la parábola de 2º grado y que responde a carga repartida a lo largo de una cuerda. Ambas curvas pueden asimilar siempre y cuando la relación entre la luz y la flecha fluctúe del 15% al 25%. Tipologías de Apoyos: PILAR: estructura de mampostería bajo compresión excéntrica, cuenta con una situación de equilibrio estable cuando a través del plano de su apoyo se genera una fuerza de reacción que equilibra a la fuerza total de acción. MURO: macizo de mampostería que cumple una función estructural portante de soporte de cargas verticales y de contención de empujes.

Volumen prismático con dos dimensiones predominantes -largo y alto- sobre la tercera – el espesor-. A su vez el muro puede ser considerado como una sucesión de pilares. COLUMNAS: son elementos solicitados a compresión. La longitud y la sección transversal (lado mínimo en la sección rectangular, diámetro en secciones circulares), deberán estar en relación tal que, por su magnitud, no supere los valores máximos permitidos para los materiales. A dicha relación entre la altura y lado mínimo se la denomina esbeltez. Tipologías de Cubrimiento: BOVEDAS: son elementos superficiales curvos de espesores importantes.

Si su curva generatriz responde al antifunicular de las cargas nos aseguraremos que solo se producen tensiones de compresión, pero al aparecer otro tipo de cargas como las accidentales (ej. viento) modificará el estado de solicitación produciéndose una diferencia entre el baricentro de la sección y la nueva curva de presiones, distancia llamada excentricidad. CÚPULAS: son estructuras de revolución, donde cada meridiano se comporta como una curva funicular solicitada a compresión pura. Las cúpulas son estructuras muy poco deformables ya que los paralelos actúan como anillos que restringen las deformaciones. ARCOS: También pueden ser de soporte. Su forma es la de la curva antifunicular o la de parábola de 2° grado en el caso de las cargas repartidas a lo largo de la cuerda.

Es construido de materiales aptos, no flexibles, capaces de soportar solicitaciones de compresión (ladrillo, hormigón, piedra, acero, etc.) Estos arcos pueden aceptar ciertas flexiones, por efecto de las cargas accidentales, lo que hace que constituyan estructuras estables, si los apoyos son los adecuados. (Enviado por: Rocio E. Nolasco,  Fuente oficial: Archivo de consulta personal..)


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