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Uno de los temas que aborda la física I es la cinemática, es por ello que en presente documento se aborda un tema : "indeterminación cinemática" que es un proceso muy importante para el análisis sismorresistente de una estructura.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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DOCENTE ENCARGADO: Nemesio Santamaría Baldera
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: CINEMÁTICA APLICADA A LA INGENIERÍA CIVIL AUTORA: PAREDES CORONEL C. MARICIELO
Fecha de creación: 20 de enero del 2019.
“Entenderemos por partícula o cuerpo puntual, al ente de cuyas dimensiones y estructura interna podremos prescindir para el estudio del problema que nos ocupa”.
El estudio del movimiento de los cuerpos es objeto de la Mecánica Clásica. El concepto de movimiento está asociado a la libertad de poder hacerlo, libertad que se entenderá absoluta en tanto no haya restricciones al desplazamiento. (Begliardo, 2017)
NCC= # de coordenadas cinemáticas es decir número de componentes de movimiento asociadas a nudo (tomando como origen la posición inicial de este) y a extremo de barra (si difiere del movimiento de nudo)
MN= # de movimientos nulos o prescritos (en los apoyos)
Se obtiene la capacidad cinemática descontando del número de coordenadas cinemáticas los movimientos nulos o prescritos.
El número de movimientos dependientes coincidirá con el número de condiciones de dependencia (CD) o relaciones entre movimientos que se establezcan, ya que cada condición de dependencia expresa un movimiento dependiente en función de uno o más movimientos independientes. Estas condiciones de dependencia aparecen cuando hay apoyos inclinados, nudos dobles o modos rígidos (una condición de modo rígido axil, MRA, dos para modo rígido a flector, cortante, MRF)
Por tanto el grado de indeterminación cinemática, se obtiene descontando de la capacidad cinemática de la estructura del número de condiciones de dependencia.
Las estructuras, según el GIC, pueden clasificarse en:
Una estructura es isocinemática cuando el GIC =0. En este caso el número de vínculos cinemáticos (movimientos nulos o prescritos más condiciones de rigidez o dependencia) coincide con el número de coordenadas cinemáticas. (Luisa, 2011) EJEMPLOS : ■ En este ejemplo (Fig.1), los movimientos de los nudos y, por tanto, de los extremos de las barras están impedidos. No hay desplazamientos ni giros. Sólo habrá deformación en las barras en función de las cargas que actúen sobre ellas.
■ Una estructura puede ser isocinemática por las condiciones de rigidez de las barras.
Al ser dos soportes sólidos rígidos (SR), es decir no deforman ni por un axil, ni por fletor/cortante tendremos 3 condiciones de dependencia por soporte, es decir 6. Los nudos y, por tanto, los extremos de barra permanecen fijos. Sólo habría deformación en la barra superior si estuviese cargada, como ocurriría en el ejemplo anterior.
GIC = 5 (los movimientos independientes con dxB, θC, dxD, dyD, θD)
Estos dos ejemplos difieren entre sí en los nodos rígidos asignados y en las condiciones de vínculo del extremo i de la barra 2 que, en el primer caso, tiene una desconexión de giro.
Una estructura es hiperrestringida cuando el GIC <0. En este caso el número de vínculos cinemáticos es excesivo ya que supera el número de coordenadas cinemáticas. El número negativo es el número de restricciones en exceso. El cálculo de una estructura hiperrestringida no sería factible salvo que se detectaran, de antemano, las condiciones de rigidez redundantes.
Los elementos de una estructura deben de aguantar, además de su propio peso, otras fuerzas y cargas exteriores que actúan sobre ellos. Dependiendo de su posición dentro de la estructura y del tipo de fuerzas que actúan sobre ellos. Una fuerza sobre un objeto tiende a deformarlo, la deformación producida dependerá de la dirección, sentido y punto de aplicación donde esté colocada esa fuerza. (Federación de Enseñanza de CC.OO. de Andalucía, 2011).
Estas fuerzas tienen distintos orígenes:
Por ejemplo:
Por ejemplo:
Normalmente, Cuando se construye una estructura se hace midiendo los parámetros de rigidez para que ésta no se deforme cuando está trabajando. Sin embargo, hay algunas estructuras que su trabajo lo ejercen deformándose y recuperando más tarde su forma original, pero esto es menos normal.
uno o varios de sus nudos pueden desplazarse libremente al someter la estructura a la acción de las cargas; estos son conceptos que debemos tener claros ya desarrollada la monografía.
La rigidez de una estructura es la capacidad para resistir una fuerza sin deformarse, y este es un aspecto fundamental y que se tiene que tener en cuenta para que las estructuras prevalezcan, sin embargo, en casos como los analizados en este trabajo de investigación, podemos apoyarnos de la cinemática para poder realizar el análisis necesario que requiere la estructura, relacionado al desplazamiento de sus nudos. Sin embargo, este movimiento o desplazamiento debe ser muy mínimo, para poder garantizar la estabilidad de la estructura; en este contexto la cinemática es nuestro mejor aliado porque su aplicación es primordial en el análisis por el método de equilibrio o rigidez que frecuentemente se le hace a una estructura.
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Facultad Regional Santa Fe - Carrera de Ingeniería Civil. ( 2006 ). Cátedra de Análisis Estructural I. Santa Fe: Universidad Tecnológica Nacional- Publicaciones.
Begliardo, H. F. (2017). FUNDAMENTOS Y EVALUACIÓN DEL GRADO DE INDETERMINACIÓN CINEMÁTICA EN ESTRUCTURAS. Asoc. Análisis Estructural I - Universidad Tecnológica Nacional-F.R.Rafaela , 3-5.
Federación de Enseñanza de CC.OO. de Andalucía. (2011). TIPOS DE EZFUERZOS FÍSICOS. Revista digital para profesores de la enseñanza. , 1-2.
Luisa, B. S. (2011). Clasificación cinemática de las estructuras. Universidad Politécnica de Valencia- Escula superior de arquitectura. , 2-3.
Luna, D. G. (14 de marzo de 2013). DIVISION DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERIA -UAM AZCAPOTZALCO. Obtenido de materiales.azc.uam.mx/website2013/oficina.html: http://materiales.azc.uam.mx/gjl/Clases/ISOSTATICAS/index.htm
