MARCO TEÓRICO

A continuación se presenta el Marco teórico que sustenta este proyecto de investigación, en el cual se recopiló información que proporciona un conocimiento profundo de la teoría para darle significado a la investigación. Se parte de las teorías existentes sobre construcciones viables de formatos establecidos. Contiene conceptualizaciones entorno a algunas nociones básicas para la construcción del concepto vigas, estructura y demás definiciones que se encuentran a lo largo del desarrollo de nuestro proyecto. La distribución que se presenta como grupo dentro del proceso respectivo para la construcción del proyecto que basará cada una de las fuerzas como las productoras de la rigidez de la estructura que se quiere plasmar, es de dos tipos fundamentales: Estática y Equilibrio.

FUERZAS ESTÁTICAS:

Cuando un cuerpo o estructura está sometida a la acción de un sistema de fuerzas es necesario saber las condiciones bajo las cuales el cuerpo o la estructura está en equilibrio. Cuando un sistema se compone de fuerzas, que son ocurrentes, decir que todas actúan a través de un punto, produce una traslación y hay equilibrio.

Esto convierte la estática que se plantea, en un sistema de fuerzas que se puede dividir en el conjunto de vigas, fuerzas rígidas y condiciones estáticas, que generan la producción de establecimiento en el proceso en el cual se puede mostrar la construcción de estructuras de cualquier material, mientras se encuentren en reposo las fuerzas (sin aceleración)

ü  Las vigas, son miembros de estructuras que soportan las cargas perpendiculares a sus ejes longitudinales. Debido a esas cargas, las vigas desarrollan una fuerza cortante y un momento de flexión internos que, en general, varían de un punto a otro a lo largo de la viga. Algunas vigas también pueden estar sometidas a una fuerza axial interna; sin embargo, frecuentemente no se tienen en cuenta los efectos de esta fuerza en el diseño, ya que en general el esfuerzo axial es mucho menos que las fuerzas que se desarrollan por contraste y flexión. La fórmula de la flexión es aplicable a miembros prismáticos rectos, ya que para estos miembros rectos, la deformación unitaria normal varía linealmente desde el eje neutro, sin embargo mientras que el miembro es una curva, este se encuentra por fuera de la hipótesis proponiéndola como incorrecta.

ü  Las fuerzas rígidas, que actúan sobre los cuerpos rígidos se pueden dividir en dos grupos para lograr un mayor análisis.
-Fuerzas Externas

-Fuerzas internas

Las fuerzas externas representan la acción que ejercen otros cuerpos sobre el cuerpo rígido en consideración. Ellas son las responsables del comportamiento externo del cuerpo rígido. Las fuerzas externas causan que el cuerpo se mueva o que este, permanezca en reposo. Las fuerzas internas son aquellas que mantienen unidas las partículas que conforman al cuerpo rígido. Las fuerzas que mantienen unidas a dichas partes también se definen como fuerzas internas.

Un caso particular que es de considerable interés es el de un cuerpo rígido sujeto a la acción de dos fuerzas. Por lo general un cuerpo que se encuentra en estas circunstancias recibe el nombre de cuerpo sujeto a dos fuerzas.

ü  Condiciones  son ese apoyo fijo que se presenta sin fricción y que va de acuerdo a los planteamientos  que se generan para lo que de muchas formas, dividen esas condiciones en de dos tipos: Centroide y Armadura que responden tanto al peso como al diseño.

El concepto de centroide de un área puede utilizarse para resolver otros problemas distintos a los relacionados con los pesos de placas planas. Por ejemplo una viga que soporta una carga distribuida; esta carga puede estar constituida por el peso de los materiales soportados directa o indirectamente por la viga, o puede ser ocasionada por el viento por una presión hidrostática.

Por otra parte, la armadura es uno de los principales tipos de estructuras que se usan en la ingenería. Esta proporciona una solución practica y económica para muchas situaciones de ingenería en especial de diseños de puentes y edificios.

FUERZAS DE EQUILIBRIO:

El término equilibrio implica ya sea que el objeto está en reposo o que su centro de masa se mueve con velocidad constante. Los objetos de primer caso de este mismo equilibrio se llaman objetos de equilibrio estático, que son las estructuras que trabajaremos. El equilibrio estático es una situación común en la practica de la ingenería y los principios implicados son de especial interés para los ingenieros civiles, arquitectos e ingenieros mecánicos.

Para todos es importante reconocer las fuerzas externas que actúan sobre el objeto. Cualquier error al hacer esto producirán un análisis incorrecto. Se recomienda aplicar el siguiente método cuando se analice un objeto en equilibrio bajo la acción de varias fuerzas externas.

ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS

Objetos en equilibrio.

-Dibujo el objeto considerado

-Dibujo de un diagrama de cuerpo libre asignando una letra a cada valor respectivo

-Descomponga todas las fuerzas en componentes rectangulares

-Elija un eje conveniente para calcular el momento de torsión neta sobre el objeto

-La primera y segunda condición son opcionales.

Estas fuerzas de equilibrio, se pueden dividir en tres tipos básicos y fundamentales, correspondiente a centro de gravedad, curvas y condiciones de equilibrio.

ü  Siempre que se trabajan objetos rígidos, una de las fuerzas que debemos considerar es el peso del objeto, es decir, la fuerza de la gravedad que está actuando sobre él con el fin de calcular el momento de torsión debido a la fuerza del peso puede considerarse como si todo el peso estuviera concentrado en un solo punto, ese punto medio que es denominado el centro de gravedad.

En este punto, este mismo centro de gravedad, se convierte en la forma más accesible para medición de peso. Cuando hablamos de peso, lo tomamos como la fuerza gravitacional que la tierra ejerce sobre ese mismo cuerpo, y por tanto, es una cantidad vectorial dirigida hacia la superficie de la tierra y su interior. La magnitud del pero es el producto de la masa del cuerpo que se posee y la aceleración de la gravedad que aquí en la tierra, es nueve coma ocho metros sobre segundos al cuadrado (9.8m/s²)

La ley de la gravitación se puede enunciar de la siguiente manera: toda partícula de materia en el universo atrae a cualquier otra con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las masas de las partículas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa. Las fuerzas ejercidas por la tierra sobre los elementos de una placa son fuerzas que están ocasionando una atracción al centro de la tierra, como se menciona anteriormente, sin embargo para todos los propósitos prácticos se puede suponer que dichas fuerzas son paralelas.

Otro de equilibrio que es de gran interés es aquel de un cuerpo rígido sujeto a tres. Esto es un cuerpo rigido sobre el que actúan tres fuerzas o en forma más general un cuerpo rígido sometido a fuerzas que actúan solo en tres puntos fundamentales que originan la varianza. De diversas formas, lo anteriormente mencionado, se acopla generando torsión, que es la reacción que se genera dentro del cuerpo, frente a toda esta relación de masa y gravedad para producir el ángulo adecuado de la distribución de la fuerza equitativa que debe realizarse frente a la estructura, para lograr soportar la carga.

ü  Cuando nos referimos a los análisis de vigas curvas, tenemos en cuenta que para desarrollar una distribución de fuerzas de este tipo, se debe plantear aporte de las vigas normales, que son aquellas que soportan las cargas de una manera un poco más básica. Sin embargo, al tener que usar vigas curvas para la sustitución de las fuerzas resultantes y distribuidas de tipo más equilibrista, plantea el análisis de ese miembro curvo y sometido a flexión. Algunos ejemplos se incluyen como ganchos y botones de cadenas, que en todos los casos, los miembros no son delgados, pero tienen una curva aguda y las dimensiones más grandes en comparación con sus radios habituales.

Cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, ésta tiende a cambiar la forma y el tamaño del cuerpo. Estos cambios son llamados deformaciones y pueden ser visibles o prácticamente inadvertidos, si no se utiliza el equipo adecuado para las mediciones precisas. La deformación es una medida de grado para producir esa protuberancia que plasmamos como medio resultante de deformación.

Hay tres tipos de deformaciones establecidas que se presentan en mayor cantidad, y que además de ello, generan una resistencia a cambios de acuerdo a la fuerza del sólido en los movimientos que se producen… estos tipos, son los siguientes:

-La resistencia de un sólido: Como base el módulo de Young

-La resistencia de un sólido al movimiento de planos: Como base el módulo de corte

-La resistencia de un sólido (o un líquido) a un cambio de volumen: Esto, característico por el módulo volumétrico

La resistencia de un material depende de su capacidad para soportar una carga sin esa propia deformación, que es cuando se entra a discutir el esfuerzo que se realiza a favor a evitar la deformación. Para esto es fundamental conocer las leyes de Isaac Newton. La TERCERA LEY, DE ACCIÓN Y REACCIÓN: “hacer una fuerza sobre un objeto, y no producir un movimiento, éste realiza una fuerza mayor o igual a la que presento, debido a que cada fuerza que yo muestre, me genera otra en sentido contrario”

ü  Las condiciones correspondientes para el equilibrio que queremos lograr, se tornan un poco complicadas en la expresión que se llega a dar para con la física estática. Cuando un cuerpo o estructura está sometida a la acción de un sistema de fuerzas, es necesario saber las condiciones bajo las cuales del cuerpo o la estructura está las cuales el cuerpo o la estructura está en equilibrio.

Un objeto rígido está en equilibrio si y sólo la fuerza externa resultante sobre él es cero y el momento de torsión externo resultante sobre él es cero respecto a cualquier origen. La primera condición es la de equilibrio traslacional y la segunda, es la condición de equilibro rotacional.

Primera condición de equilibrio: se considera como el efecto traslacional de un sistema de fuerzas concurrentes que actúan sobre una partícula. para que la partícula esté en equilibrio de traslación no debe hacer aceleración lineal.

Segunda condición de equilibrio: Cuando varias fuerzas co-planares actúan sobre un cuerpo, cada fuerza trata de producir un giro y en momento resultante es la suma algebraica de los momentos debidos de las fuerzas individuales.