Curso de Análisis Estructural – Juan Tomás Celigueta – 1ra Edición
Descripción
El objetivo de este libro es servir como material de base para un curso de análisis de estructuras, presentando los fundamentos teóricos y la aplicación práctica de los distintos métodos de cálculo existentes. Está orientado a estudiantes de ingeniería superior que deseen adquirir unos conocimientos sólidos de análisis estructural, aunque puede emplearse también como libro de consulta por los profesionales que desarrollen su actividad en este campo.
El texto se limita al cálculo estático de estructuras reticulares, ya que, por la importancia práctica de estas en ingeniería y construcción, su estudio representa el primer paso fundamental del análisis de estructuras.
El texto está organizado en una serie de capítulos, cada uno de los cuales presenta de forma rigurosa un tema determinado. Al final de cada capítulo se incluyen diversos ejercicios resueltos, que permiten comprender mejor la aplicación de los fundamentos teóricos. Asimismo, se incluyen una serie de enunciados de problemas para su resolución.
El primer capítulo está dedicado a efectuar una introducción al análisis estructural, describiendo los tipos básicos de estructuras y los métodos de análisis existentes. El capítulo 2 se dedica a la exposición de los teoremas fundamentales empleados en el cálculo de estructuras. Se repasan los conceptos básicos de elasticidad y con base en ellos se formulan los teoremas fundamentales relativos al equilibrio estático de sólidos.
Los capítulos 3 a 6 se dedican al estudio de las tipologías estructurales más habituales: celosías, vigas, pórticos y arcos. Para todas ellas se analizan en primer lugar sus condiciones de estabilidad y determinación estática, así como la teoría básica que rige su comportamiento. A continuación se presentan los distintos métodos para su cálculo, tanto en el ámbito de esfuerzos en los elementos como de deformaciones, haciendo especial hincapié en el método de análisis de flexibilidad.
Al método de rigidez se le dedican los capítulos 7 y 8. Hoy en día es el universalmente empleado en los programas de computador, y, sin embargo, sus fundamentos y desarrollo práctico suelen ser a veces menos conocidos que otros métodos, como el de flexibilidad. Por esta razón se ha efectuado una presentación rigurosa del método, comenzando por sus fundamentos teóricos, para a continuación efectuar un desarrollo detallado de los distintos pasos de su aplicación práctica.
Se incluye la descripción de las propiedades de rigidez de los elementos más importantes, tanto para estructuras planas como espaciales, incluyendo temas avanzados como son la energía debida al esfuerzo cortante, el descentramiento de los nudos, etc. Se describe asimismo el proceso a seguir para tratar todo tipo de acciones exteriores, como fuerzas sobre las barras, variaciones de temperatura, errores en la geometría de los elementos, fuerzas de pretensión, etc. Las condiciones de ligadura se tratan también en detalle, incluyendo el estudio de movimientos de los apoyos, apoyos inclinados, apoyos elásticos…
Se incluye asimismo un capítulo dedicado a temas avanzados relativos al método de rigidez: una descripción de la condensación estática de grados de libertad y una introducción teórica al análisis por subestructuras. En el capítulo 9 se presenta el estudio de estructuras simétricas, y en el capítulo 10 el cálculo de líneas de influencia, es decir, de la variación que sufren los esfuerzos y deformaciones cuando las cargas actuantes varían su punto de aplicación. En el capítulo 11 se estudian las vigas apoyadas sobre una fundación elástica. En primer lugar, se presenta la teoría básica de su comportamiento, y continuación una solución empleando el método de rigidez
Capítulo 1 Introducción al análisis estructural
1.1 Concepto de estructura en ingeniería mecánica
1.2 Definiciones generales
1.3 Clasificación de las estructuras
1.4 Clasificación de los métodos de análisis
1.5 Condiciones de sustentación de las estructuras
1.6 Condiciones de construcción
1.7 Estabilidad y grado de determinación externo
1.8 Bibliografía
Capítulo 2 Teoremas fundamentales
2.1 Introducción
2.2 Trabajo
2.3 Resumen de elasticidad
2.4 Densidad de energía de deformación
2.5 Energía de deformación
2.6 Densidad de energía de deformación complementaria
2.7 Energía de deformación complementaria
2.8 Principio del trabajo virtual
2.9 Principio de la mínima energía potencial
2.10 Principio del trabajo virtual complementario
2.11 Principio de la mínima energía potencial complementaria
2.12 Primer teorema de Castigliano
2.13 Segundo teorema de Castigliano
2.14 Teorema de Betti-Rayleigh o del trabajo recíproco
2.15 Teorema de Maxwell o de las deformaciones recíprocas
2.16 Teorema de Crotti – Engesser
2.17 Teorema de Engesser
2.18 Teorema de Ménabréa
2.19 Estructuras sometidas a cargas térmicas
2.20 Bibliografía
Capítulo 3 Celosías
3.1 Introducción
3.2 Condiciones de estabilidad
3.3 Clasificación de las celosías planas
3.4 Clasificación de las celosías espaciales
3.5 Métodos de análisis para celosías isostáticas
3.6 Estudio de la barra articulada
3.7 Cálculo de celosías hiperestáticas por el método de flexibilidad
3.8 Cálculo de deformaciones
3.9 Errores en la longitud de las barras
3.10 Interpretación física del método de flexibilidad
3.11 Ejercicios
3.12 Bibliografía
3.13 Problemas
Capítulo 4 Vigas
4.1 Generalidades
4.2 Condiciones de estabilidad
4.3 Teoría general de la flexión de vigas planas
4.4 Diagramas de esfuerzos
4.5 Relación entre carga, esfuerzo cortante y momento flector
4.6 Teoremas de Mohr
4.7 Cálculo de esfuerzos en vigas hiperestáticas
4.8 Cálculo de deformaciones en vigas
4.9 Flexión de vigas con energía de esfuerzo cortante
4.10 Teoremas de Mohr con energía de esfuerzo cortante
4.11 Método de flexibilidad con energía de cortante
4.12 Ejercicios resueltos
4.13 Bibliografía
4.14 Problemas
Capítulo 5 Pórticos
5.1 Introducción
5.2 Condiciones de estabilidad
5.3 Estudio de la barra prismática en el plano
5.4 Método de flexibilidad en pórticos planos
5.5 Cálculo de deformaciones en pórticos planos
5.6 Estudio de la barra prismática en el espacio
5.7 Energía de esfuerzo cortante
5.8 Torsión
5.9 Método de flexibilidad para pórticos espaciales
5.10 Cálculo de deformaciones en pórticos espaciales
5.11 Muelles
5.12 Interpretación física del método de flexibilidad
5.13 Ejercicios resueltos
5.14 Bibliografía
5.15 Problemas
Capítulo 6 Arcos
6.1 Introducción
6.2 Generalidades
6.3 Arco triarticulado
6.4 Arco biarticulado
6.5 Arco biarticulado atirantado
6.6 Arco biempotrado
6.7 Arco biempotrado. Centro elástico
6.8 Analogía de la columna
6.9 Ejercicios resueltos
6.10 Bibliografía
6.11 Problemas
Capítulo 7 Rigidez de los elementos estructurales
7.1 Introducción
7.2 Concepto de grados de libertad
7.3 Concepto de rigidez de una estructura
7.4 Barra articulada plana
7.5 Barra biarticulada espacial
7.6 Viga a flexión en el plano
7.7 Elemento de emparrillado plano
7.8 Viga espacial
7.9 Viga plana articulada empotrada
7.10 Viga plana empotrada articulada
7.11 Elementos espaciales con articulaciones
7.12 Muelles de esfuerzo axial
7.13 Muelles al giro
7.14 Elementos descentrados
7.15 Elementos curvos planos
7.16 Influencia de la energía de esfuerzo cortante
7.17 Ejercicios resueltos
7.18 Bibliografía
7.19 Problemas
Capítulo 8 Método de rigidez
8.1 Grados de libertad de la estructura
8.2 Equilibrio de un elemento estructural
8.3 Ecuación de equilibrio de la estructura
8.4 Propiedades de la matriz de rigidez de la estructura
8.5 Comparación con el método de flexibilidad
8.6 Fuerzas exteriores sobre los nudos
8.7 Fuerzas exteriores sobre los elementos
8.8 Esfuerzos en los elementos
8.9 Cargas térmicas
8.10 Vigas planas con temperatura
8.11 Elementos tridimensionales con temperatura
8.12 Elemento de emparrillado plano con temperatura
8.13 Errores en la forma de los elementos
8.14 Pretensión inicial en los elementos
8.15 Condiciones de ligadura
8.16 Ligaduras de desplazamiento nulo
8.17 Ligaduras de desplazamiento conocido
8.18 Método de la rigidez ficticia para condiciones de ligadura
8.19 Apoyos elásticos
8.20 Condiciones de contorno no en los ejes generales
8.21 Ejercicios resueltos
8.22 Bibliografía
8.23 Problemas
Capítulo 9 Análisis de estructuras simétricas
9.1 Introducción
9.2 Sistemas simétricos y antisimétricos en el plano
9.3 Descomposición del sistema de cargas
9.4 Estructuras planas con cargas simétricas
9.5 Estructuras planas con cargas antisimétricas
9.6 Sistemas simétricos y antisimétricos en el espacio
9.7 Estructuras espaciales con cargas simétricas
9.8 Estructuras espaciales con cargas antisimétricas
9.9 Estructuras espaciales con varios planos de simetría
9.10 Ejercicios resueltos
9.11 Problemas
Capítulo 10 Líneas de influencia
10.1 Definición
10.2 Líneas de influencia en vigas isostáticas
10.3 Líneas de influencia en celosías isostáticas
10.4 Empleo del Principio de los Trabajos Virtuales
10.5 Otros tipos de cargas móviles
10.6 Teorema de Müller-Breslau
10.7 Discusión sobre el Teorema de Müller-Breslau
10.8 Líneas de influencia de deformaciones
10.9 Ejercicios resueltos 2
10.10 Bibliografía
10.11 Problemas
Capítulo 11 Vigas en fundación elástica
11.1 Introducción
11.2 Comportamiento del terreno
11.3 Teoría básica
11.4 Solución general de la ecuación de la elástica
11.5 Viga infinita
11.6 Viga semi infinita
11.7 Viga de longitud finita
11.8 Propiedades de rigidez de la viga en fundación elástica
11.9 Viga libre con carga puntual en el centro
11.10 Viga empotrada con carga uniforme
11.11 Ejercicios resueltos
11.12 Bibliografía
11.13 Problemas
Capítulo 12 Condensación de ecuaciones y análisis por subestructuras
12.1 Condensación de grados de libertad
12.2 Aplicaciones de la condensación de grados de libertad
12.3 Análisis por subestructuras
12.4 Ventajas e inconvenientes del análisis mediante subestructuras
12.5 Ejercicios resueltos
12.6 Bibliografía
12.7 Problemas
Capítulo 13 Método de distribución de momentos
13.1 Introducción
13.2 Descripción general del método de Cross
13.3 Momentos debidos a los giros
13.4 Momentos debidos a las traslaciones
13.5 Barras articuladas
13.6 Ejercicios resueltos
13.7 Bibliografía 3
13.8 Problemas
Capítulo 14 Introducción a la estabilidad estructural
14.1 Introducción
14.2 Ecuación de equilibrio de la viga - columna
14.3 Columna recta articulada en ambos extremos
14.4 Columna recta empotrada en ambos extremos
14.5 Columna empotrada articulada
14.6 Columna con carga axial excéntrica
14.7 Fórmula de la secante
14.8 Columnas con curvatura inicial
14.9 Longitud de pandeo
14.10 Vigas columna
14.11 Propiedades de rigidez de la viga columna
14.12 Pandeo inelástico. Teoría del módulo tangente
14.13 Teoría del módulo reducido
14.14 Teoría de Shanley
14.15 Fórmulas de diseño de columnas
14.16 Rigidez geométrica
14.17 Carga crítica de estabilidad global de una estructura
14.18 Análisis no lineal
14.19 Ejercicios resueltos
14.20 Bibliografía
14.21 Problemas
Anexo A Términos de carga para la fórmula de los tres momentos
Anexo B Integrales de distribuciones de momentos
Anexo C Esfuerzos de empotramiento perfecto
Anexo D Programas de computador
Índice de materias
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- Título: Curso de Análisis Estructural
- Autor/es: Juan Tomás Celigueta
- Edición: 1ra Edición
- Tipo de archivo: eBook
- Idioma: eBook en Español
- ISBN-13: 9788431316129
- Subtema: Análisis Estructural
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