Tipos de solicitaciones en una estructura

Solicitaciones en una estructura

En este artículo vamos a analizar los diferentes tipos de solicitaciones en una estructura, las cargas que las producen, cómo se clasifican y qué efectos tienen sobre la misma.

El equilibrio en una estructura se produce porque las cargas que soporta se transmiten a través de la misma hasta los apoyos. En las zonas de apoyo, el mismo responde con unas reacciones iguales y en sentido contrario a las cargas.

Equilibrio

En el siguiente esquema, sobre un pórtico actúa una carga P y se equilibra con dos reacciones Ra y Rb.

Solicitaciones en una estructura

Para conducir la carga hacia los apoyos, se producen unos esfuerzos internos en la estructura que denominamos solicitaciones. De esta forma, si las barras son capaces de transmitir la carga P a los apoyos A y B sin romperse, la estructura es resistente. Si es capaz de resistirlas sin deformarse excesivamente, entonces es estable.

Cada estructura, por lo tanto, es un conjunto cerrado de fuerzas. Las fuerzas exteriores son las cargas y reacciones, y las fuerzas internas son las solicitaciones. El resultado total de las sumas entre ellas ha de ser nulo para que el sistema se encuentre en equilibrio.

Si el sistema no está en equilibrio la estructura se mueve como sólido rígido, se rompe o ambas cosas. En este artículo no trataremos las deformaciones, que son un aspecto complementario. El equilibrio es básico para no comprometer la estabilidad, pero las deformaciones han de limitarse. Entre otras razones para lograr una construcción geométricamente estable y para que no se quiebren los acabados.

Solicitaciones en una estructura

Las solicitaciones son la resultante de las fuerzas externas en los elementos de la estructura. La clasificación responde a la orientación la posición de cada componente de la resultante respecto de la pieza estructural:

  1. La componente paralela al eje de la barra es el normal.

  2. Las componentes perpendiculares a la barra son los cortantes.

  3. Las componentes descentradas respecto del eje de la barra producen los momentos flectores y torsores.

  4. Los flectores son los que provienen del desplazamiento del normal respecto del eje de la barra.

  5. Los momentos torsores provienen del desplazamiento de los cortantes respecto del eje de la barra.

Sobre el esquema anterior se analizan las solicitaciones en dos secciones cualesquiera. Elegimos los puntos C y D de la estructura.

Solicitaciones en una estructura

En la sección por C, el normal N responde al esfuerzo en el eje y el momento M es debido al desplazamiento del eje de la resultante respecto de la barra.

En la sección por D, además de las solicitaciones anteriores, existe una tercera componente. Ésta es perpendicular al eje de la barra, ya que el eje de la reacción no es paralelo al de la barra. Esta solicitación es el cortante de la sección en D.

En el esquema anterior no se reflejan los momentos torsores. Para ello habría que representar la posición de la carga respecto del ancho de la pieza.

Efectos sobre la estructura de las solicitaciones.

Cada uno de los tipos de solicitación puede provocar una deformación diferente sobre la pieza estructural. Todas las deformaciones, junto con las tensiones, en el límite causan la rotura de la pieza. Además, las deformaciones, si son demasiado grandes, modifican el modo de funcionar de la estructura. Lo anterior puede hacer que se modifiquen las condiciones de equilibrio.

A continuación enumeramos las deformaciones asociadas a cada uno de los tipos de solicitaciones en una estructura:

  1. Normal: acortamiento o alargamiento.

2. Cortante: distorsiones angulares de la pieza.

Solicitaciones en una estructura

3. Momento flector: la curvatura de la pieza estructural.

4. Momento torsor: que se retuerza la pieza alrededor de su eje.

Solicitaciones en una estructura

La clasificación de las solicitaciones en una estructura y el estudio de sus efectos sobre ella nos ayuda a identificar las patologías que pueden afectarle, y por lo tanto a idear una estrategia en su rehabilitación.

Puedes dejar tus comentarios, mas abajo, acerca de este artículo.

12 comentarios en “Tipos de solicitaciones en una estructura

  1. Desde hace tiempo sigo está página, y me parece excelente por su claridad a la vez que sencillez.
    Animo a continuar
    Tomas Cremades
    Ingeniero de Caminos

    1. Muchas gracias por el comentario, Tomás, es muy importante para nosotros. Saludos.

      1. Conservo vuestros artículos por actividades, y, a pesar de mi experiencia, que es de 40 años, aprendo aún…
        Gracias, seguid este camino!!

  2. Me sumo al comentario de Tomás.Creo que pertenezco a esa «mayoria silenciosa» que lee con interés y avidez cada artículo que publicáis.Es un blog excelente para aquellos que nos gustan las estructuras. Seguid así, por favor.

    Alejandro Rico
    Arquitecto

    1. Muchas gracias, Alejandro. Es un incentivo contar con críticas tan positivas. Os animamos a proponer temas. Saludos

  3. quisiera saber si este programa puede ser aplicado en cualquier país, o por lo menos en en el Perú, muchas gracias.

    1. e-struc es una aplicación que cuenta con la Normativa europea, pero el cálculo es general y válido para cualquier lugar del mundo, con algunas indicaciones específicas en cuanto a cargas climáticas y sísmicas propias de cada zona y que influyen solo en algunos casos de cálculo, como son elementos estructurales de cubiertas, cimentaciones y pórticos. Le hemos respondido con más detalle por e-mail.

  4. Muchas gracias por el artículo, es bastante claro. Saludos desde Venezuela.

  5. muchas gracias por el artículo

  6. Excelente explicacion les animo a conntinuar con todo

    atentamente

    wilberto lopez

    1. Gracias Wilberto, es una suerte tener lectores como usted. Realmente nos anima a trabajar. Saludos!

  7. excelente explicacion de las solicitaciones o tensiones, me es útil, muchas gracias.

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