Análisis de estructuras : método clásico y matricial /
McCormac, Jack C.
Análisis de estructuras : método clásico y matricial / Jack C. McCormac, James K. Nelson - 2a ed. - México : Alfaomega, 2002 - xviii, 701 p. : il., fig., tablas ; 23 cm
Incluye índice alfabético Incluye glosario
PARTE UNO: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE DETERMINADAS
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
Análisis y diseño estructural
Historia del análisis estructural
Principios básicos del análisis estructural
Componentes y sistemas estructurales
Fuerzas estructurales
Idealización estructural (diagramas de líneas)
Exactitud de los cálculos
Verificación de los problemas
Impacto de las computadoras en el análisis estructural
CAPITULO 2. CARGAS ESTRUCTURALES
Introducción
Seguridad estructural
Especificaciones y reglamentos de construcción
Tipos de cargas estructurales
Cargas muertas
Cargas vivas
Factores de impacto por carga viva
Cargas vivas sobre techos
Cargas de lluvia
Cargas de viento
Procedimiento simplificado de la ASCE para estimar las cargas de viento
Procedimiento detallado de la ASCE para estimar las cargas de viento
Cargas sísmicas
Procedimiento de fuerza lateral equivalente para estimar las cargas sísmicas
Cargas de nieve
Otras cargas
CAPITULO 3. SISTEMA DE CARGAS Y COMPORTAMIENTO
Introducción
Áreas tributarias
Áreas de influencia
Reducción de la carga viva
Condiciones de carga para el diseño por esfuerzos permisibles
Condiciones de carga para el diseño por resistencia
Concepto de envolvente de fuerzas
CAPITULO 4. REACCIONES
Equilibrio
Cuerpos móviles
Cálculo de las incógnitas
Tipos de soporte
Estabilidad, determinación e indeterminación
Equilibrio inestable e inestabilidad geométrica
Convención de signos
Diagramas de cuerpo libre
Componentes horizontales y verticales
Reacciones por proporciones
Reacciones calculadas con ecuaciones de equilibrio estático
Principio de superposición
El voladizo simple
Estructuras con voladizo
Cálculo de las reacciones para las estructuras con voladizos
Arcos
Arcos de tres articulaciones
Usos de arcos y de estructuras con voladizos
Cables
CAPITULO 5. FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE
Introducción
Diagramas de fuerza cortante
Diagramas de momento
Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes y momentos flexionantes
Diagramas de momento flexionante dibujados a partir de diagramas de fuerza cortante
Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionante para marcos estáticamente determinados
Ecuaciones de la fuerza cortante y del momento flexionante
CAPITULO 6. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS ARMADURAS PLANAS
Introducción
Hipótesis para el análisis de armaduras
Notación para las armaduras
Armaduras para techos
Armaduras para puentes
Disposición de los elementos de una armadura
Determinación estática de las armaduras
Métodos de análisis y convenciones
Método de los nudos
Análisis por computadora de armaduras estáticamente determinadas
CAPITULO 7. ARMADURAS PLANAS (CONTINUACIÓN)
Análisis por el método de las secciones
Aplicación del método de las secciones
Método de los cortantes
Miembros con fuerza cero
Cuando las hipótesis no son correctas
Armaduras simples, compuestas y complejas
Prueba de la carga cero
Estabilidad
Ecuaciones de condición
CAPITULO 8. ARMADURAS ESPACIALES O TRIDIMENSIONALES
Generalidades
Principios básicos
Ecuaciones de la estática
Estabilidad de las armaduras tridimensionales
Teoremas especiales aplicables a las armaduras tridimensionales
Tipos de apoyo
Ejemplos ilustrativos
Armaduras especiales de mayor complejidad
Análisis de ecuaciones simultáneas
Ejemplos con computadora
CAPITULO 9. LÍNEAS DE INFLUENCIA
Introducción
Definición de la línea de influencia
Líneas de influencia para las reacciones de una viga simple
Líneas de influencia para fuerzas cortantes en vigas simples
Líneas de influencia para momentos en vigas simples
Líneas de influencia cualitativas
Usos de las líneas de influencia; cargas concentradas
Usos de las líneas de influencia; cargas uniformes
Fórmulas comunes para vigas simples a partir de líneas de influencia
Determinación de los efectos máximos de la carga usando líneas de influencia
Efectos máximos de las cargas usando la curvatura de la viga
Cargas de impacto
CAPITULO 10. DEFLEXIONES Y ROTACIONES: MÉTODOS GEOMÉTRICOS
Introducción
Croquis de las deformaciones de las estructuras 225
Razones para calcular las deflexiones 230
Teoremas del área del diagrama de momento 232
Aplicación de los teoremas del área del diagrama de momento 234
Método de la carga elástica
Aplicación del método de la carga elástica
Limitaciones del método de la carga elástica
Método de la viga conjugada
Resumen de las relaciones entre vigas
Aplicación a vigas del método de la viga conjugada
Deflexiones de larga duración
Aplicación a marcos del método de la viga conjugada
CAPÍTULO 11. DEFLECIONES Y ROTACIONES: MÉTODOS DE ENERGÍA
Introducción a los métodos de energía
Principio de la conservación de la energía
Trabajo virtual o método del trabajo virtual complementario
Deflexiones en armaduras por trabajo virtual
Aplicación del trabajo virtual en las armaduras
Cálculo de deflexiones en vigas y en marcos mediante el método del trabajo virtual
Ejemplos de la aplicación del trabajo virtual en vigas y en marcos
Cálculo de rotaciones por medio del trabajo virtual
Teorema de Maxwell sobre las deflexiones recíprocas
Introducción a los teoremas de Castigliano
Segundo teorema de Castigliano
CAPITULO 12. INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Generalidades
Estructuras continuas
Ventajas de las estructuras indeterminadas
Desventajas de las estructuras indeterminadas
Mirando hacia adelante
PARTE DOS: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE INDETERMINADAS: MÉTODOS CLÁSICOS
CAPITULO 13. MÉTODOS DE FUERZAS PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Métodos para analizar estructuras estáticamente indeterminadas
Vigas y marcos con una redundante
Vigas y marcos con dos o más redundantes
Asentamiento de apoyos
Análisis de armaduras con redundantes externas
Análisis de armaduras con redundantes internas
Análisis de armaduras con redundantes internas y externas
Cambios de temperatura, contracción, errores de fabricación, etc.
Ejemplo con computadora
CAPITULO 14. LÍNEAS DE INFLUENCIA PARA ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Líneas de influencia para vigas estáticamente indeterminadas
Líneas de influencia cualitativas
Líneas de influencia para armaduras estáticamente indeterminadas
Líneas de influencia con el uso del programa SABLE
CAPÍTULO 15. TEOREMA DE CASTIGLIANO Y EL TEOREMA DE LOS TRES MOMENTOS
Segundo teorema de Castigliano
Primer teorema de Castigliano. Método del trabajo mínimo
El teorema de los tres momentos
Desarrollo del teorema
Aplicación del teorema de los tres momentos
CAPITULO 16. PENDIENTE-DEFLEXIÓN: UN MÉTODO DE ANÁLISIS POR DESPLAZAMIENTOS
Introducción
Deducción de las ecuaciones de pendiente-deflexión
Aplicación de las ecuaciones de pendiente-deflexión a vigas continuas
Análisis de marcos sin desplazamiento lateral
Análisis de marcos con desplazamiento lateral
Análisis de marcos con columnas inclinadas
PARTE TRES: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE INDETERMINADAS: MÉTODOS MODERNOS
CAPITULO 17. ANÁLISIS APROXIMADO DE ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Introducción
Armaduras con dos diagonales en cada tablero
Vigas continuas
Análisis de estructuras de edificios para cargas verticales
Análisis de portales
Arriostramiento lateral para puentes
Análisis de edificios industriales
Análisis de estructuras de edificios para cargas laterales
Distribución de momentos
Análisis de armaduras Vierendeel
CAPITULO 18. DISTRIBUCIÓN DE MOMENTOS EN VIGAS
Generalidades
Introducción
Relaciones básicas
Definiciones
Convención de signos
Momentos de empotramiento perfecto para arios tipos de carga
Aplicación de la distribución de momentos
Modificación de la rigidez para el caso de apoyos simples
Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionante
Soluciones con computadora
CAPITULO 19. DISTRIBUCIÓN DE MOMENTOS PARA MARCOS
Marcos sin desplazamiento lateral
Marcos con desplazamiento lateral
Momentos debidos al desplazamiento lateral
Marcos con elementos inclinados
Marcos de niveles múltiples
Ejemplos con computadora
CAPITULO 20. INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS MATRICIALES
El porqué de los métodos matriciales
Empleo de los métodos matriciales
Representación de las fuerzas y de los desplazamientos
Algunas definiciones necesarias
El concepto fundamental
Sistemas con varios elementos
Barras en lugar de resortes
Solución para una armadura
Matrices del sistema mediante la energía de deformación
Mirando hacia adelante
CAPÍTULO 21. MÁS ACERCA DE LOS MÉTODOS MATRICIALES
Introducción
Definición de sistemas coordenados
La relación elemental de la rigidez
Matrices de elemento de armadura
Matrices de elemento de viga
Transformación a coordenadas globales
Ensamble de la matriz de rigidez
Cargas que actúan sobre el sistema
Cálculo de las fuerzas finales de extremo de vigas
Análisis de una estructura completa
CAPOTULO 22. ANÁLISIS ESTRUCTURAL CON MICROCOMPUTADORAS
Introducción
Requerimientos del sistema
Modo de empleo de los programas
Análisis estructural de armaduras planas. Programa Arm2d.exe
Análisis de armaduras tridimensionales. Programa Arm3d.exe
Análisis de vigas continuas y marcos planos. Programa Marcos.exe
Ejercicios
APENDICE A. La ecuación de la catenaria
APENDICE B. Algebra matricial
B.1 Introducción
B.2 Definiciones y propiedades de las matrices
B.3 Tipos especiales de matrices
B.4 Determinante de una matriz cuadrada
B.5 Matriz adjunta
B.6 Aritmética matricial
B.7 Método de Gauss para resolver ecuaciones simultáneas
B.8 Temas especiales
APENDICE C. Especificaciones de algunas normas de construcción para la ciudad de México
APENDICE D. Organizaciones que elaboran normas específicas y reglamentos para la industria de la construcción
9701506340
ESTRUCTURAS (CONSTRUCCION)
TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION
PROPIEDADES MECANICAS
539.3/.4
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Incluye índice alfabético Incluye glosario
PARTE UNO: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE DETERMINADAS
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
Análisis y diseño estructural
Historia del análisis estructural
Principios básicos del análisis estructural
Componentes y sistemas estructurales
Fuerzas estructurales
Idealización estructural (diagramas de líneas)
Exactitud de los cálculos
Verificación de los problemas
Impacto de las computadoras en el análisis estructural
CAPITULO 2. CARGAS ESTRUCTURALES
Introducción
Seguridad estructural
Especificaciones y reglamentos de construcción
Tipos de cargas estructurales
Cargas muertas
Cargas vivas
Factores de impacto por carga viva
Cargas vivas sobre techos
Cargas de lluvia
Cargas de viento
Procedimiento simplificado de la ASCE para estimar las cargas de viento
Procedimiento detallado de la ASCE para estimar las cargas de viento
Cargas sísmicas
Procedimiento de fuerza lateral equivalente para estimar las cargas sísmicas
Cargas de nieve
Otras cargas
CAPITULO 3. SISTEMA DE CARGAS Y COMPORTAMIENTO
Introducción
Áreas tributarias
Áreas de influencia
Reducción de la carga viva
Condiciones de carga para el diseño por esfuerzos permisibles
Condiciones de carga para el diseño por resistencia
Concepto de envolvente de fuerzas
CAPITULO 4. REACCIONES
Equilibrio
Cuerpos móviles
Cálculo de las incógnitas
Tipos de soporte
Estabilidad, determinación e indeterminación
Equilibrio inestable e inestabilidad geométrica
Convención de signos
Diagramas de cuerpo libre
Componentes horizontales y verticales
Reacciones por proporciones
Reacciones calculadas con ecuaciones de equilibrio estático
Principio de superposición
El voladizo simple
Estructuras con voladizo
Cálculo de las reacciones para las estructuras con voladizos
Arcos
Arcos de tres articulaciones
Usos de arcos y de estructuras con voladizos
Cables
CAPITULO 5. FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE
Introducción
Diagramas de fuerza cortante
Diagramas de momento
Relaciones entre cargas, fuerzas cortantes y momentos flexionantes
Diagramas de momento flexionante dibujados a partir de diagramas de fuerza cortante
Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionante para marcos estáticamente determinados
Ecuaciones de la fuerza cortante y del momento flexionante
CAPITULO 6. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS ARMADURAS PLANAS
Introducción
Hipótesis para el análisis de armaduras
Notación para las armaduras
Armaduras para techos
Armaduras para puentes
Disposición de los elementos de una armadura
Determinación estática de las armaduras
Métodos de análisis y convenciones
Método de los nudos
Análisis por computadora de armaduras estáticamente determinadas
CAPITULO 7. ARMADURAS PLANAS (CONTINUACIÓN)
Análisis por el método de las secciones
Aplicación del método de las secciones
Método de los cortantes
Miembros con fuerza cero
Cuando las hipótesis no son correctas
Armaduras simples, compuestas y complejas
Prueba de la carga cero
Estabilidad
Ecuaciones de condición
CAPITULO 8. ARMADURAS ESPACIALES O TRIDIMENSIONALES
Generalidades
Principios básicos
Ecuaciones de la estática
Estabilidad de las armaduras tridimensionales
Teoremas especiales aplicables a las armaduras tridimensionales
Tipos de apoyo
Ejemplos ilustrativos
Armaduras especiales de mayor complejidad
Análisis de ecuaciones simultáneas
Ejemplos con computadora
CAPITULO 9. LÍNEAS DE INFLUENCIA
Introducción
Definición de la línea de influencia
Líneas de influencia para las reacciones de una viga simple
Líneas de influencia para fuerzas cortantes en vigas simples
Líneas de influencia para momentos en vigas simples
Líneas de influencia cualitativas
Usos de las líneas de influencia; cargas concentradas
Usos de las líneas de influencia; cargas uniformes
Fórmulas comunes para vigas simples a partir de líneas de influencia
Determinación de los efectos máximos de la carga usando líneas de influencia
Efectos máximos de las cargas usando la curvatura de la viga
Cargas de impacto
CAPITULO 10. DEFLEXIONES Y ROTACIONES: MÉTODOS GEOMÉTRICOS
Introducción
Croquis de las deformaciones de las estructuras 225
Razones para calcular las deflexiones 230
Teoremas del área del diagrama de momento 232
Aplicación de los teoremas del área del diagrama de momento 234
Método de la carga elástica
Aplicación del método de la carga elástica
Limitaciones del método de la carga elástica
Método de la viga conjugada
Resumen de las relaciones entre vigas
Aplicación a vigas del método de la viga conjugada
Deflexiones de larga duración
Aplicación a marcos del método de la viga conjugada
CAPÍTULO 11. DEFLECIONES Y ROTACIONES: MÉTODOS DE ENERGÍA
Introducción a los métodos de energía
Principio de la conservación de la energía
Trabajo virtual o método del trabajo virtual complementario
Deflexiones en armaduras por trabajo virtual
Aplicación del trabajo virtual en las armaduras
Cálculo de deflexiones en vigas y en marcos mediante el método del trabajo virtual
Ejemplos de la aplicación del trabajo virtual en vigas y en marcos
Cálculo de rotaciones por medio del trabajo virtual
Teorema de Maxwell sobre las deflexiones recíprocas
Introducción a los teoremas de Castigliano
Segundo teorema de Castigliano
CAPITULO 12. INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Generalidades
Estructuras continuas
Ventajas de las estructuras indeterminadas
Desventajas de las estructuras indeterminadas
Mirando hacia adelante
PARTE DOS: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE INDETERMINADAS: MÉTODOS CLÁSICOS
CAPITULO 13. MÉTODOS DE FUERZAS PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Métodos para analizar estructuras estáticamente indeterminadas
Vigas y marcos con una redundante
Vigas y marcos con dos o más redundantes
Asentamiento de apoyos
Análisis de armaduras con redundantes externas
Análisis de armaduras con redundantes internas
Análisis de armaduras con redundantes internas y externas
Cambios de temperatura, contracción, errores de fabricación, etc.
Ejemplo con computadora
CAPITULO 14. LÍNEAS DE INFLUENCIA PARA ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Líneas de influencia para vigas estáticamente indeterminadas
Líneas de influencia cualitativas
Líneas de influencia para armaduras estáticamente indeterminadas
Líneas de influencia con el uso del programa SABLE
CAPÍTULO 15. TEOREMA DE CASTIGLIANO Y EL TEOREMA DE LOS TRES MOMENTOS
Segundo teorema de Castigliano
Primer teorema de Castigliano. Método del trabajo mínimo
El teorema de los tres momentos
Desarrollo del teorema
Aplicación del teorema de los tres momentos
CAPITULO 16. PENDIENTE-DEFLEXIÓN: UN MÉTODO DE ANÁLISIS POR DESPLAZAMIENTOS
Introducción
Deducción de las ecuaciones de pendiente-deflexión
Aplicación de las ecuaciones de pendiente-deflexión a vigas continuas
Análisis de marcos sin desplazamiento lateral
Análisis de marcos con desplazamiento lateral
Análisis de marcos con columnas inclinadas
PARTE TRES: ESTRUCTURAS ESTATICAMENTE INDETERMINADAS: MÉTODOS MODERNOS
CAPITULO 17. ANÁLISIS APROXIMADO DE ESTRUCTURAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADAS
Introducción
Armaduras con dos diagonales en cada tablero
Vigas continuas
Análisis de estructuras de edificios para cargas verticales
Análisis de portales
Arriostramiento lateral para puentes
Análisis de edificios industriales
Análisis de estructuras de edificios para cargas laterales
Distribución de momentos
Análisis de armaduras Vierendeel
CAPITULO 18. DISTRIBUCIÓN DE MOMENTOS EN VIGAS
Generalidades
Introducción
Relaciones básicas
Definiciones
Convención de signos
Momentos de empotramiento perfecto para arios tipos de carga
Aplicación de la distribución de momentos
Modificación de la rigidez para el caso de apoyos simples
Diagramas de fuerza cortante y de momento flexionante
Soluciones con computadora
CAPITULO 19. DISTRIBUCIÓN DE MOMENTOS PARA MARCOS
Marcos sin desplazamiento lateral
Marcos con desplazamiento lateral
Momentos debidos al desplazamiento lateral
Marcos con elementos inclinados
Marcos de niveles múltiples
Ejemplos con computadora
CAPITULO 20. INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS MATRICIALES
El porqué de los métodos matriciales
Empleo de los métodos matriciales
Representación de las fuerzas y de los desplazamientos
Algunas definiciones necesarias
El concepto fundamental
Sistemas con varios elementos
Barras en lugar de resortes
Solución para una armadura
Matrices del sistema mediante la energía de deformación
Mirando hacia adelante
CAPÍTULO 21. MÁS ACERCA DE LOS MÉTODOS MATRICIALES
Introducción
Definición de sistemas coordenados
La relación elemental de la rigidez
Matrices de elemento de armadura
Matrices de elemento de viga
Transformación a coordenadas globales
Ensamble de la matriz de rigidez
Cargas que actúan sobre el sistema
Cálculo de las fuerzas finales de extremo de vigas
Análisis de una estructura completa
CAPOTULO 22. ANÁLISIS ESTRUCTURAL CON MICROCOMPUTADORAS
Introducción
Requerimientos del sistema
Modo de empleo de los programas
Análisis estructural de armaduras planas. Programa Arm2d.exe
Análisis de armaduras tridimensionales. Programa Arm3d.exe
Análisis de vigas continuas y marcos planos. Programa Marcos.exe
Ejercicios
APENDICE A. La ecuación de la catenaria
APENDICE B. Algebra matricial
B.1 Introducción
B.2 Definiciones y propiedades de las matrices
B.3 Tipos especiales de matrices
B.4 Determinante de una matriz cuadrada
B.5 Matriz adjunta
B.6 Aritmética matricial
B.7 Método de Gauss para resolver ecuaciones simultáneas
B.8 Temas especiales
APENDICE C. Especificaciones de algunas normas de construcción para la ciudad de México
APENDICE D. Organizaciones que elaboran normas específicas y reglamentos para la industria de la construcción
9701506340
ESTRUCTURAS (CONSTRUCCION)
TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION
PROPIEDADES MECANICAS
539.3/.4