ESTRUCTURA1

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INTRODUCCIÓN Para comenzar a tratar este tema, sumamente importante para la seguridad de las estructuras, es necesario definir el concepto de Estabilidad que está genéricamente asociado a la física y a la química. “Estabilidad es una noción física y/o química asociada a la capacidad de un cuerpo de mantener su estado o su composición inalterados durante un tiempo relativamente prolongado”. 2 ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS Hemos definido el equilibrio de una estructura desde el punto de vista de las fuerzas actuantes, expresando que éste se manifiesta si se cumple que las ecuaciones de equilibrio de la estática son nulas, o sea, que el sistema de fuerzas tiene resultante nula. Pero ahora debemos agregar, desde el punto de vista físico, que nos interesa no solo el equilibrio de la estructura, sino que éste se manifieste de forma que su configuración sea permanente en el tiempo aún frente a acciones exteriores perturbadoras. Para completar estos conceptos es necesario definir qué se entiende por estabilidad en las estructuras y ésta es: Es la capacidad de una estructura de conservar una configuración frente a acciones exteriores. Para que se cumpla esta aseveración es menester que se verifiquen las siguientes dos condiciones: Condición necesaria: Debe existir equilibrio de todas las fuerzas que actúen sobre la estructura, o sea, se debe cumplir la condición física del equilibrio total y relativo de todas las fuerzas activas y reactivas. Condición suficiente: El equilibrio de las fuerzas debe ser estable. Esta última condición, un concepto nuevo, establece que la configuración que adopte la estructura y las fuerzas deben ser permanentes en el tiempo.

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INTRODUCCINPara comenzar a tratar este tema, sumamente importante para la seguridad de las estructuras, es necesario definir el concepto de Estabilidad que est genricamente asociado a la fsica y a la qumica.Estabilidad es una nocin fsica y/o qumica asociada a la capacidad de un cuerpo de mantener su estado o su composicin inalterados durante un tiempo relativamente prolongado.2 ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURASHemos definido el equilibrio de una estructura desde el punto de vista de las fuerzas actuantes, expresando que ste se manifiesta si se cumple que las ecuaciones de equilibrio de la esttica son nulas, o sea, que el sistema de fuerzas tiene resultante nula. Pero ahora debemos agregar, desde el punto de vista fsico, que nos interesa no solo el equilibrio de la estructura, sino que ste se manifieste de forma que su configuracin sea permanente en el tiempo an frente a acciones exteriores perturbadoras. Para completar estos conceptos es necesario definir qu se entiende por estabilidad en las estructuras y sta es:Es la capacidad de una estructura de conservar una configuracin frente a acciones exteriores.Para que se cumpla esta aseveracin es menester que se verifiquen las siguientes dos condiciones:Condicin necesaria: Debe existir equilibrio de todas las fuerzas que acten sobre la estructura, o sea, se debe cumplir la condicin fsica del equilibrio total y relativo de todas las fuerzas activas y reactivas.Condicin suficiente: El equilibrio de las fuerzas debe ser estable.Esta ltima condicin, un concepto nuevo, establece que la configuracin que adopte la estructura y las fuerzas deben ser permanentes en el tiempo.Para poder establecer si se est frente a estructuras estables, se deben fijar criterios que permitan determinar cundo se est en presencia de un equilibrio estable. Un criterio se encuentra, precisamente, en la percepcin prctica que de este concepto se tiene y que permite establecer cmo es el equilibrio de una estructura. ste consiste en aplicar una pequea perturbacin, tan pequea como se quiera, y observar cmo se modifican las acciones y las resistencias frente a este hecho y cuanto ms rpido crecen una y otras para restablecer o no la posicin original. Analicemos un ejemplo tradicional de este tema que es el caso de una esfera apoyada sobre una superficie cncava, convexa o plana.

Criterios de estabilidadAhora podemos establecer un procedimiento que nos permita establecer cundo el equilibrio de una estructura es estable, inestable o indiferente, y ste consiste en: estudiar cmo se modifican las fuerzas o la energa potencial total o el valor del determinante de la matriz rigidez de la estructura, cuando se modifica ligeramente la configuracin de la estructura y del sistema de fuerzas que se analiza.Estos procedimientos de traducen en mtodos que permiten analizar lo anteriormente mencionado y stos son los siguientes: Mtodo estticoEquilibrio estable: Las fuerzas, en la configuracin modificada, tienden a llevar a la estructura a la configuracin primitiva.Equilibrio inestable: Las fuerzas, en la configuracin modificada, tienden a alejar a la estructura de la configuracin primitiva.Equilibrio indiferente: Las fuerzas, en la configuracin modificada, se encuentran en equilibrio.Mtodo energticoEquilibrio estable: La energa potencial total en la configuracin modificada es mnima.Equilibrio inestable: La energa potencial total en la configuracin modificada es mxima.Equilibrio indiferente: La energa potencial total en la configuracin modificada no cambia.Mtodo de la matriz rigidezEquilibrio estable: El valor del determinante de la matriz rigidez de la estructura es positivo.Equilibrio inestable: El valor del determinante de la matriz rigidez de la estructura es negativo.Equilibrio indiferente: El valor del determinante de la matriz rigidez de la estructura es nulo.Estudio de la estabilidadComenzaremos este estudio con un modelo discreto de un solo grado de libertad, que por su simplicidad permite utilizar todos los mtodos y evaluar los resultados prescindiendo de engorrosos planteos matemticos. Posteriormente analizaremos los modelos continuos.