Análisis Estructural
Jeffrey P. Laible
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CARACTERISTICAS
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Descripción:
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De este texto pretende hacerse un libro de interés para un grupo diverso de estudiantes, profesores e ingenieros que ejercen la profesión. Puede utilizarse en cursos que estén orientados sobre todo de manera clásica o puede adoptarse para introducir a los estudiantes a las metodologías modernas basadas en la computación.
El ofrecimiento está dividido en dos partes; principalmente debido al desafío para los educadores de preservar la naturaleza pedagógica y fundamental de la instrucción, además de preparar adecuadamente a los ingenieros para los trabajos modernos, en los que la metodología basada en la computación es un lugar común. Por experiencia, el autor sabe que puede efectuarse una mezcla razonable en un nivel de licenciatura. Sin embargo, parece que se logra mejor el proceso de aprendizaje por medio de una presentación que vaya de los métodos manuales clásicos hacia las técnicas dirigidas a la computación, en el contexto de un tópico dado. Este es el enfoque utilizado a lo largo del texto. A menudo, al estudiante le parece que el análisis estructural es una colección de metodologías inconexas. En un intento para evitar esta percepción, el texto refuerza en forma constante los principios fundamentales, haciendo énfasis en el papel que juega cada concepto en una técnica dada. Se espera que esta presentación promueva una revisión más general del tema que conduzca a una mayor apreciación de la aplicabilidad de esos principios al campo general de la mecánica. El estilo del texto está caracterizado por un gran número de problemas-ejemplo y por la manera de proceder de lo especifico a lo general; de lo simple a lo más complejo. Si hubo una filosofía principal a través del proceso dinámico por el que se desarrolló el texto, ésta fue que el estudiante aprendiera de los ejemplos y de la revisión de los fundamentos. |
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Contenido:
| 1 | Introducción al análisis estructural | ||
|---|---|---|---|
| 1.1 | Ingeniería estructural. | 2 | |
| 1.2 | Sistemas estructurales. | 4 | |
| 1.3 | Modelado de estructura: diagramas de línea, conexiones y soportes. | 8 | |
| 1.4 | Comportamiento lineal del material y superposición. | 10 | |
| 1.5 | Teoría de los desplazamientos pequeños y no linealidad geométrica. | 13 | |
| 1.6 | Introducción a la distribución de cargas. | 15 | |
| 1.7 | Cargas muertas. | 16 | |
| 1.8 | Cargas vivas. | 17 | |
| 1.9 | Combinaciones de cargas. | 33 | |
| 1.10 | Incertidumbres. | 33 | |
| 1.11 | Seguridad estructural y probabilidad de fallas. | 35 | |
| 1.12 | Resumen | 38 | |
| 2 | Equilibrio, indeterminación y grados de libertad | ||
| 2.1 | Ecuaciones básicas de equilibrio. | 42 | |
| 2.2 | Determinación e indeterminación | 50 | |
| 2.3 | Grados de libertad | 58 | |
| 2.4 | Incógnitas en un sistema estructural.. | 62 | |
| 2.5 | Resumen | 65 | |
| 3 | Relaciones fundamentales y métodos de resolución | ||
| 3.1 | Equilibrio, compatibilidad y relaciones entre fuerzas y desplazamientos | 74 | |
| 3.2 | Estrategias básicas de resolución. | 79 | |
| 3.3 | El método básico de la rigidez. | 80 | |
| 3.4 | Introducción al uso de matrices… | 88 | |
| 3.5 | El método básico de la flexibilidad… | 99 | |
| 3.6 | Exactitud numérica | 111 | |
| 3.7 | 3.7. Resumen | 113 | |
| 4 | Análisis clásico de armaduras | ||
| 4.1 | Definiciones y modelado de armaduras. | 124 | |
| 4.2 | Fuerzas en los miembros y convenciones de signos. | 128 | |
| 4.3 | Método de juntas | 129 | |
| 4.4 | Método de secciones. | 142 | |
| 4.5 | Resumen. | 153 | |
| 5 | Análisis matricial de armaduras | ||
| 5.1 | Análisis matricial de armaduras determinadas: procedimiento semiautomatizado | 162 | |
| 5.2 | Análisis matricial de armaduras determinadas: procedimiento automatizado | 167 | |
| 5.3 | Análisis de armaduras planas mediante el método de la rigidez básico. | 197 | |
| 5.4 | Análisis de armaduras tridimensionales (armaduras espaciales) | 210 | |
| 5.5 | Comentarios acerca de los métodos de la rigidez directo y básico | 224 | |
| 5.6 | Comentarios acerca del método de la flexibilidad para armaduras indeterminadas | 224 | |
| 5.7 | Resumen. | 225 | |
| 6 | Equilibrio interno de vigas, marcos y arcos | ||
| 6.1 | Introducción y diagramas de cuerpo libre. | 246 | |
| 6.2 | Acciones de cortante, axial y de flexión: Convención de signos. | 252 | |
| 6.3 | Transformación ortogonal de cargas concentradas y distribuidas | 253 | |
| 6.4 | Esfuerzo cortante axial y acciones de flexión por aplicación directa del equilibrio. | 258 | |
| 6.5 | Relaciones diferenciales para la fuerza cortante y para la flexión | 267 | |
| 6.6 | Diagramas de la fuerza cortante y del momento flexionante utilizando las relaciones diferenciales e integrales entre la fuerza cortante, la carga y el momento. |
271 | |
| 6.7 | Superposición de los diagramas de momento. | 287 | |
| 6.8 | Equilibrio de arcos sencillos. | 290 | |
| 6.9 | Análisis aproximado de marcos y vigas planas indeterminadas. | 302 | |
| 6.10 | Resumen. | 317 | |
| 7 | Relaciones entre fuerzas y desplazamientos: Métodos geométricos y de energía | ||
| 7.1 | Teoría de la flexión de vigas. | 332 | |
| 7.2 | Compatibilidad, leyes constitutivas para la flexión de vigas y equilibrio. | 334 | |
| 7.3 | Relaciones de curvatura entre el momento y la temperatura. | 337 | |
| 7.4 | La ecuación diferencial de la flexión de vigas. | 339 | |
| 7.5 | Método área-momento … | 340 | |
| 7.6 | Método de los cambios de ángulos concentrados. | 357 | |
| 7.7 | Método de la viga conjugada. | 369 | |
| 7.8 | Definiciones de trabajo y de energía. | 376 | |
| 7.9 | Principio del trabajo virtual (cuerpos rígidos). | 385 | |
| 7.10 | Principios del trabajo virtual (cuerpos deformables). | 390 | |
| 7.11 | Trabajo virtual complementario interno para los miembros estructurales. | 398 | |
| 7.12 | Desplazamientos de estructuras bidimensionales y tridimensionales | 404 | |
| 7.13 | Matriz de flexibilidad para miembros de marcos. | 422 | |
| 7.14 | Desplazamientos en marcos por medio de un método matricial | 427 | |
| 7.15 | Energía potencial y expresiones para la energía de deformación en miembros estructurales lineales |
432 | |
| 7.16 | Principios de la energía potencial y estacionaria y de la energía potencial mínima | 434 | |
| 7.17 | Primer teorema de Castigliano. | 437 | |
| 7.18 | Energía potencial complementaria. | 439 | |
| 7.19 | Principio de la energía potencial complementaria mínima y estacionaria | 440 | |
| 7.20 | Segundo teorema de Castigliano y teorema de Engesser. | 442 | |
| 7.21 | Comentarios sobre los principios de energía. | 444 | |
| 7.22 | Teoremas recíprocos. | 447 | |
| 8 | Métodos clásicos del análisis indeterminado | ||
| 8.1 | Pasos generales del método de flexibilidad. | 467 | |
| 8.2 | Análisis de deformación consistente de estructuras indeterminadas con una redundante. | 470 | |
| 8.3 | Solución de estructuras indeterminadas con una redundante utilizando el segundo teorema de Castigliano |
486 | |
| 8.4 | Estructuras indeterminadas con varias redundantes: Aplicación directa de las deforma- ciones consistentes |
489 | |
| 8.5 | Estructuras indeterminadas con varias redundantes: Método de Castigliano. | 510 | |
| 8.6 | Método matricial de la flexibilidad utilizando el segundo teorema de Castigliano. | 513 | |
| 8.7 | Acciones de extremo fijo. | 534 | |
| 8.8 | Enfoques de rigidez: introducción. | 537 | |
| 8.9 | Ideas del análisis de rigidez para vigas continuas. | 537 | |
| 8.10 | Solución iterativa de las ecuaciones de rigidez. | 541 | |
| 8.11 | Proceso de distribución del momento: precedentes. | 544 | |
| 8.12 | El método general: reglas y normas. | 551 | |
| 8.13 | Distribución de momentos con traslación de las juntas: desplazamiento lateral. | 565 | |
| 8.14 | Método pendiente-deflexión | 575 | |
| 9 | Método de rigidez directa | ||
| 9.1 | Introducción | 606 | |
| 9.2 | Relaciones de rigidez del miembro de marco mediante deformaciones consistentes. | 607 | |
| 9.3 | Relaciones de rigidez del miembro del marco mediante | 614 | |
| 9.4 | Propiedades de las matrices de rigidez. | 621 | |
| 9.5 | Transformaciones ortogonales. | 629 | |
| 9.6 | Transformación de una cantidad de rigidez. | 632 | |
| 9.7 | Matrices de rigidez del miembro… | 634 | |
| 9.8 | Planteamiento global. | 641 | |
| 9.9 | Cargas equivalentes en las juntas para cargas en el miembro. | 668 | |
| 9.10 | Tratamiento de miembros articulados y acciones de extremo fijo. | 674 | |
| 9.11 | Condiciones especiales. | 682 | |
| 9.12 | Algunos aspectos de la implementación de la computadora.. | 690 | |
| 9.13 | Resumen | 709 | |
| 10 | Temas especiales: diagramas de influencia, cargas móviles y análisis numérico aproximado | ||
| 10.1 | Diagramas de influencia. | 720 | |
| 10.2 | Cargas móviles. | 749 | |
| 10.3 | Aproximaciones numéricas de relaciones deferenciales | 761 | |
| 10.4 | Integración numérica: regla de Simpson. | 778 | |
| 10.5 | Técnicas de minimización: método de los mínimos cuadrados de los residuos. | 783 | |
| 10.6 | Resumen | 793 | |
| 11 | Introducción del análisis del elemento finito | ||
| 11.1 | Introducción | 804 | |
| 11.2 | Campos de desplazamientos supuestos y funciones de interpolación. | 808 | |
| 11.3 | Enfoque de la energía potencial para plantear la matriz | 819 | |
| 11.4 | Principios del esfuerzo plano. | 826 | |
| 11.5 | Resumen y otros elementos. | 840 | |
| 11.6 | Ejemplo de análisis | 843 | |
| 11.7 | Otras técnicas de minimización: residuos ponderados y método de Galerín | 853 | |
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