Tipos de fuerzas:
* Cargas muertas: Estos son los pesos estáticos de la estructura en sí, sus componentes y accesorios permanentes. Los ejemplos incluyen el peso de paredes, pisos, techos y materiales de construcción.
* Cargas en vivo: Estas son fuerzas variables que pueden cambiar con el tiempo. Los ejemplos incluyen personas, muebles, equipos, nieve y viento.
* Cargas ambientales: Estos incluyen fuerzas de la naturaleza como el viento, la lluvia, la nieve, los terremotos y los cambios de temperatura.
* Fuerzas internas: Estas son fuerzas que existen dentro de la estructura misma, generada por las cargas externas. Los ejemplos incluyen tensión, compresión, corte y flexión.
Cómo las fuerzas impactan las estructuras:
* Estrés y tensión: Las fuerzas aplicadas a una estructura causan tensiones y cepas internas. El estrés es la fuerza que actúa sobre un área unitaria, mientras que la tensión es la deformación causada por el estrés.
* Equilibrio: Para que una estructura sea estable, las fuerzas que actúan sobre ella deben estar equilibradas o en equilibrio. Si las fuerzas están desequilibradas, la estructura puede volverse inestable, deformarse o incluso colapsar.
* deformación: Las estructuras se deforman bajo carga, lo que significa que cambian de forma. Esta deformación puede ser temporal (elástica) o permanente (plástico).
* falla: Cuando el estrés excede la resistencia del material, la estructura puede fallar. La falla puede ocurrir de varias maneras, como pandeo, rendimiento, fractura o colapso.
Factores que influyen en la respuesta de la estructura:
* Propiedades del material: El tipo y la resistencia de los materiales utilizados en una estructura afectan significativamente la forma en que responde a las fuerzas. Por ejemplo, el acero es fuerte en tensión y compresión, mientras que el concreto es fuerte en compresión.
* Geometría y forma: La forma y la geometría de una estructura influyen en su capacidad para distribuir y resistir las fuerzas. Por ejemplo, una armadura triangular es altamente eficiente para resistir la tensión y la compresión.
* admite: El tipo y la ubicación de los soportes (columnas, vigas, cimientos) determinan cómo se transfieren y distribuyen las fuerzas dentro de una estructura.
Consideraciones de diseño:
* Factores de seguridad: Las estructuras generalmente están diseñadas con factores de seguridad para tener en cuenta las incertidumbres y la sobrecarga potencial. Esto asegura que la estructura pueda soportar fuerzas más allá de su carga esperada.
* Combinaciones de carga: Los ingenieros estructurales consideran varias combinaciones de carga (muertas, vivas, ambientales) para determinar el escenario más crítico para la estructura.
* Requisitos de código: Los códigos de construcción proporcionan pautas y estándares mínimos para el diseño estructural para garantizar la seguridad y el rendimiento.
Ejemplos de efectos de fuerza:
* Viento en un edificio: La presión del viento puede crear fuerzas significativas en las paredes exteriores y el techo de un edificio, lo que puede causar deformación o colapso.
* Terremoto en un puente: Los terremotos pueden generar poderosas fuerzas de agitación que pueden causar daño estructural e incluso colapsar en los puentes.
* Peso de un puente: El peso de un puente en sí, junto con el peso de los vehículos que viajan sobre él, ejerce fuerzas significativas sobre los soportes y la estructura.
Comprender la relación entre fuerzas y estructuras es crítica para garantizar la seguridad y la estabilidad de los edificios, puentes y otras estructuras. Los ingenieros estructurales analizan cuidadosamente estas fuerzas y estructuras de diseño que pueden resistirlas.
