Crgas muertas, cargas vivas y cargas accidentales

CARGAS MUERTAS: son las cargas que dificilmente cambiaran de sitio comprende el peso propio de la estrucutura, las vigas, columnas, losas etc.


CARGAS VIVAS: consideramos como cargas vivas aquellas que son susceptibles a movimientos de lugar, esto puede comprender distintos muebles etc.


CARGAS ACCIDENTALES: son aquellas cargas que podrian aparecer en ciertos momentos causando la aplicacion de fuerzas y esfuerzos en la estructura. ejemplo: temblores, viento, lluvia, etchttp://docs.google.com/Presentation?docid=dcpmh97b_3c4bgmsfz&hl=en

Transporte

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Según algunos antropólogos, el hombre existe sobre la tierra cuando menos hace unos 100,000 años, (Desde hace unos 20,000 años en el continente americano) por los vestigios dejados por el hombre en los valles de los ríos Nilo, Éufrates y Gánges, se supone que hace aproximadamente 10,000 años el hombre conoció la agricultura y empezó a fijar su lugar de residencia, los estudios nos dicen, que las antiguas civilizaciones florecieron hace unos 6,000 años.

Con la invención de la rueda, probablemente en Mesopotamia (Asia Menor), hace unos 5 000 años, se creó la necesidad de superficies de rodamiento para el incipiente tráfico; carretas de cuatro ruedas, que datan de 3 000 años AC, fueron encontradas en la “Tumba de la Reina”, en las ruinas de la Ciudad Ur, en Mesopotamia. Durante este período los pueblos. Asirio y Egipcio empezaron el desarrollo de sus caminos.Los restos de los primeros caminos indican la existencia de una ruta entre Asia y Egipto.

Los cartagineses construyeron un sistema de caminos de piedra a lo largo de la costa del Mediterráneo 500 AC los Etruscos (830–350 AC) construyeron caminos antes de la fundación de Roma. Herodóto (484–425 AC) el historiador griego, menciona que los caminos de piedra mas antiguos fueron construidos por el Rey Keops, de Egipto, para proporcionar una superficie de rodamiento para el transporte de las inmensas piedras destinadas a la construcción de pirámides.

Con el nacimiento del Imperio Romano se inicia la construcción de los primeros caminos construidos científicamente. Como la mundialmente famosa Vía Appia, construcción que fue iniciada por Appius Claudius, en el año 312 AC concediendo el mérito a los romanos la iniciación arte-científico de la construcción de caminos. Las Culturas Mayas en el sur de México y norte de Centroamérica; Toltecas, que se establecieron en la Meseta Central, en México, por el año 752; Aztecas, fundadores de Tenochtitlan actual Ciudad de México, en 1325, y los Incas (1100 AC), en el Perú, dejaron huellas de una avanzada técnica en construcción de caminos, siendo notables los “Caminos Blancos” de los Mayas, formados con terraplenes de uno y dos metros de elevación, eran cubiertos con una superficie de piedra caliza, cuyos restos existen actualmente en Yucatán, los Incas, en el Perú hicieron verdaderas obras de Ingeniería dada la accidentada topografía de su suelo, para construir caminos que, aunque no destinados al tránsito de vehículos, mostraban un movimiento importante. El Imperio Azteca en México, se extendió de la Costa del Golfo de México, hasta la Costa del Pacífico, por rutas trazadas por los indígenas. Las crónicas españolas de la época de la conquista (1521) mencionan que la Capital Azteca estaba situada en una isla al centro de un lago y que grandes calzadas la comunicaban con tierra firme, estas calzadas incluían puentes levadizos por la gran cantidad de barcas que cruzaban de un lado a otro.
A través de los siglos podemos notar brevemente el desarrollo que ha tenido el transito a medida que se desarrolla tanto el camino como el vehículo.

A principio de nuestra Era, el Imperio Romano fue dominante para la comunicación desde la Península Ibérica hasta China; en los siglos IV, V y VI, viene la declinación del Imperio y la desaparición de la Red Caminera retornando a la bestia de carga.
A mediados del siglo VII se abandonan las rutas imperiales, durante este siglo y el siguiente el comercio vuelve a extenderse a través de rutas terrestres, procedido por la invasión de los vikingos, desde el norte y los sarracenos, desde el sur.

La economía feudal las guerras civiles y las invasiones, incluyendo la de los turcos no permiten extender el comercio y conservar las rutas terrestres. La Edad Media, registra un incremento fijo en población, en comerció y tránsito. Nacen poblaciones en los centros mercantiles, influyen principalmente en el tráfico los Vikingos del Norte, los mercaderes de Venecia y el renovado contacto con el Lejano Oriente.

Concreto

El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que hace un material ideal para la construcción.


La pasta es el resultado de la combinación química del cemento y el agua. Se le considera la fase continua del concreto, ya que siempre está unida con algo de ella misma a través de todo el conjunto.
El agregado es la fase discontinua del concreto, dado que sus diversas partículas no están unidas o en contacto unas con otras, si no se encuentran separadas por espesores diferentes de pasta reducida.


Las propiedades del concreto están determinadas fundamentalmente por las características físicas y químicas de sus componentes, pudiendo ser mejor comprendidas si se analiza la naturaleza del concreto.(UGG)

Suelos

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Proceso de formación Según el proceso de formación, el suelo puede ser: • Sedimentario. En este tipo de suelo, las partículas se formaron en un lugar diferente, y fueron transportadas y se depositaron en otro emplazamiento; • Residual. Este suelo se ha formado por la meteorización de las rocas en el mismo local donde ahora se encuentra, con escaso o nulo desplazamiento de las partículas; • Relleno artificial. Estos son construidos por el hombre para los más diversos fines. Suelos sedimentarios Para explicar la formación de los suelos sedimentarios deben considerarse las tres fases del proceso de: (i) La formación del sedimento; (ii) El transporte; y, (iii) El depósito de los sedimentos. Formación de sedimentos El principal modo de formación de los sedimentos lo constituye la meteorización física y química de las rocas de la superficie terrestre. En general las partículas de limo, arena y grava se forman por la meteorización física de la roca, mientras que las particulas arcillosas son formadas por procesos de alteración química de las mismas.

La formación de particulas arcillosas a partir de las rocas puede producirse, por combinación de elementos en disolución o por la descomposición química de otros minerales. Transporte de los sedimentos Los sedimentos pueden ser transportados por uno de los cinco agentes siguientes: agua, aire, hielo, gravedad y organismos vivos. La forma de transporte afecta los sedimentos principalmente de dos formas: a) modifica la forma, el tamaño y la textura de las partículas por abrasión, desgaste, impacto y disolución; b) produce una clasificación o graduación de las partículas.


El conjunto de particulas presenta dos propiedades esenciales que no pueden ser olvidadas
a)el conjunto posee una organizacion definida y propiedades que varian vectorialmente. En general, en los valores de las propiedades, verticalmete ocurren cambios mas rapidos que horizontalmente
b)La organizacion de las particulas minerales es tal que el agua, ocupa lo huecos no aislados

Ecuaciones Lineales

El problema mas sencillo de ecuaciones diferenciales surge si la función ƒ(x,y) en no depende de la solución desconocida,
De manera que la ecuacion diferencial es
(1)Despejar y de (1) es justo lo que hace la anti diferencial en calculo.
Aunque (1) se puede resolver mediante una integral.
Ejemplo: De integral indefinida
Considere la siguiente ecuacion diferencial sencilla
Y′ = 3×2 , (2)

Por integración se obtiene ∫ dy =3 ∫ x2 dx = x3 + c ó Y = x3 + c (3)
Donde c es una consonante arbitraria . De este ejemplo, se observa que las ecuaciones diferenciales tienen, en general, muchas soluciones. La ecuacion (3) se llama la solución general de (2) ya que c puede tener cualquier valor real.Con frecuencia, principalmente en las aplicaciones, lo que interesa es una solución especifica de la ecuacion diferencial que debe satisfacer alguna condición adicional, a esto se le llama condición inicial o valor de frontera . Por ejemplo, si y = 1 para x = 3 , esto en términos matemáticos se escribe
y (3)=1, si se sustituye x = 3 y y=1 en (3), entonces c = −8. Entonces, la solución única de la ecuacion diferencial (2) es
y = x2 - 8.
(ii) Con integral definida
Por lo general, debe darse una integral definida para resolver la ecuacion diferencial
y′ = ƒ(x) (4)
Si no se usa una integral explicita. El resultado puede incorporar automáticamente la condición inicial y(x0)= y0 . Si se integran ambos lados de la ecuacion diferencial (4) respecto a x desde x0 a x, se obtiene:
De donde se deduce
Ejemplo: Con integral definida
Resolver la ecuacion diferencial
Sujeta a la condición inicial y(3) = 5 , al integrar se tiene:
En este problema, la condición inicial se aplica desde el principio en los límites de la integral y automáticamente nos da una solución particular de la ecuacion diferencial.

EJEMPLO: MOVIMIENTO CON GRAVEDAD
Suponga que se lanza una piedra hacia arriba desde el nivel del suelo con una velocidad inicial, y que la única fuerza es la generada por la gravedad. ¿Qué tan alto llega la piedra antes de empezar a descender de regreso al suelo?
SOLUCIÓN: LA ECUACION DIFERENCIAL (a = g = v ′ = y ′′ ) es:
y′′ =-g (5)

Las condiciones iniciales son, y = 0 y y ′ = v0 en t = 0. Mediante integraciones sucesivas de (5) y aplicando las condiciones iniciales, se obtiene:
De (7) se observa que la altura es una función del tiempo.Para determinar la altura máxima, primero se determina el tiempo en que la piedra alcanza la altura máxima . Del calculo sabemos que la máxima altura se obtiene cuando v = 0, de (6) tenemos:

CONCRETOS

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El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que hace un material ideal para la

La pasta es el resultado de la combinación química del cemento y el agua. Se le considera la fase continua del concreto, ya que siempre está unida con algo de ella misma a través de todo el conjunto.

El agregado es la fase discontinua del concreto, dado que sus diversas partículas no están unidas o en contacto unas con otras, si no se encuentran separadas por espesores diferentes de pasta reducida.

Las propiedades del concreto están determinadas fundamentalmente por las características físicas y químicas de sus componentes, pudiendo ser mejor comprendidas si se analiza la naturaleza del concreto.(UGG)

Metales

Aceros al carbono. Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.

Aceros de baja aleación ultra resistentes. Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas.

En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios. Aceros inoxidables. Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas.

Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

Aceros de herramientas. Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.

Acero de refuerzo. El acero para reforzar concreto se utiliza en distintas formas; la más común es la barra o varilla que se fabrica tanto de acero laminado en caliente, como de acero trabajado en frío. Los diámetros usuales de barras producidas en México varían de ¼ pulg. a 1 ½ pulg. (algunos productores han fabricado barras corrugadas de 5/16 pulg, 5/33 pulg y 3/16 pulg.) usan diámetros aún mayores. Se ha empezado a generalizar el uso de mallas como refuerzo de losas, muros y algunos elementos prefabricados. Estas mallas están formadas por alambres lisos unidos por puntos de soldadura en las intersecciones.

El acero es del tipo trabajado en frío, con refuerzos de fluencia del orden de 5000 kg/cm2. El espaciamiento de los alambres varía de 5 a 40 cm y los diámetros de 2 a 7 mm, aproximadamente. En algunos países, en lugar de alambres lisos, se usan alambres con algún tipo de irregularidad superficial, para mejorar la adherencia. El acero que se emplea en estructuras presforzadas es de resistencia francamente superior a la de los aceros descritos anteriormente. Su resistencia última varía entre 14000 y 22000 kg/cm2 y su límite de fluencia, definido por el esfuerzo correspondiente a una deformación permanente de 0.002, entre 12000 y 19000 kg/cm2. Se emplea para la elaboración de piezas moldeadas como tubos, usados mayormente en al conducción de agua potable; piezas especiales de fontanería, como codos, reducciones, etc.; Columnas, las cuales en la actualidad han sido sustituida por perfile; piezas ornamentales. En el Hierro Dulce los comunes se usan en perfiles, los ordinarios en trabajos de cerrajería, los finos en piezas en general y los extrafinos en piezas metálicas.

El Acero, Según el contenido de carbono los aceros se clasifican en extradulce, muy dulce, dulce, semiduro, duro, muy duro, y extraduro. El acero extradulce se emplea para fabricar clavos y remaches. El acero muy dulce se emplea en la fabricación de piezas de construcción como varilla y perfiles. El acero dulce se destina a la confección de piezas de máquinas y tornillos. El acero semiduro se utiliza en la fabricación de piezas mecánicas de carros. El acero duro se utiliza en la fabricación de carriles grandes, resortes, martillos, cuchillos, ejes y muelles sencillos. El acero muy duro tiene su principal aplicación de carriles pequeños, resorte de gran resistencia, cuchillos finos y sierras. El acero extraduro tiene su principal utilidad en la confección de herramientas. La diferencia principal en esos aceros consiste en el porciento de carbono que contiene. Los aceros extradulce son los que menos por ciento de carbono contienen, mientras que los extraduro son los que más cantidad de carbono contiene y también mayor resistencia y dureza. Los aceros también se clasifican atendiendo al procedimiento de obtención, a sus usos y al elemento aleado que los acompañan. Atendiendo al proceso de obtención se clasifican en: Bessemer, eléctricos y duplex. Por el uso en acero estructural, acero naval, acero de remaches, etc. Y por medio de elementos en aleación en aceros Sílice, acompañado de Si, es de alta resistencia y bajo peso; acero manganeso, acompañado de Mn; acero cromo, aleado con Cr, conocido comúnmente como acero inoxidable por tener esa propiedad; acero níquel, acompañado de Ni. Perfiles En México entre los elementos laminados se fabrican ángulos de lados iguales (LI), ángulo de lados desiguales (LD), perfil C estándar (CE), perfil I estándar (IE), perfil I rectangular (IR), perfil T rectangular (TR), redondo sólido liso (OS), tubo circular (OC), tubo cuadrado o rectangular (OR), perfil C formado en frío (CF), perfil Z formado en frío (ZF). Los miembros pueden transmitir cuatro tipos fundamentales de cargas y se les clasifica de acuerdo con ellas, a) tensores, los cuales transmiten cargas de tensión, b) columnas, que transmiten cargas de compresión, c) trabes o vigas, que transmiten cargas transversales, y d) ejes o flechas, que transmiten cargas de torsión. Perfiles estructurales simples. Cuando se requiere una cierta rigidez, o cuando las inversiones de carga pueden someter al miembro diseñado para tensión a ciertas compresiones, los cables varillas y barras no cumplirán con las necesidades del caso; en tal situación deben emplearse perfiles estructurales sencillos o armados.

El perfil laminado más sencillo y que se usa más a menudo como miembro a tensión es el ángulo; una objeción seria al uso de un sólo ángulo es la presencia de excentricidades en la conexión. PERFILES USADOS COMO COLUMNAS. Si bien existen una gran cantidad de perfiles que pueden ser utilizados como columnas, en la practica el número de posibilidades se ve limitado por el tipo de secciones disponibles, por ejemplo, nosotros si bien en el manual AISC tenemos gran variedad de perfiles, en el mercado una gran mayoría no los vamos a encontrar. Otro aspecto que puede limitar el uso de un determinado perfil es el tipo de conexión que se usara. - Las secciones usadas para miembros a compresión por lo común son similares a las usadas para miembros a tensión con ciertas excepciones, por ejemplo las placas y varillas generalmente no se pueden usar debido a su relación de esbeltez elevada a menos que sean muy cortas y reciban pequeña carga, como en las estructuras de tinglados se usan las varillas redondas. • Los miembros formados por ángulos sencillos son satisfactorios como miembros a compresión de armaduras ligeras. • Las cuerdas superiores de armaduras empernadas para techos pueden consistir en un par de ángulos espalda con espalda. • Los perfiles W son los mas comunes para columnas de edificios y para miembros a compresión de puentes carreteras. • Para cargas pequeñas y medianas las secciones tubulares son muy satisfactorias. • Cuando se usan secciones armadas, estas deben conectarse en sus lados abiertos con algún tipo de celosía que mantenga sus partes unidas y les permita trabajar conjuntamente.
Cobre

El método seguido en la industria para extracción del cobre son dos: vía seca y vía húmeda. El más importante es por la vía seca, que se basa en proceso de tostación y fusión del mineral. Es un material de color rojizo. Es blando, maleable y tenaz. No se oxida al contacto del aire seco, pero al aire húmedo en presencia de anhídrido carbónico le hace cubrirse con una capa de sulfato de color verde azulado, la cual le protege de la oxidación. Es un excelente conductor de la electricidad. Adquiere un olor desagradable cuando se le frota. Tiene muy poca aplicación en la construcción debido a su costo. Su mayor uso es en la mecánica debido a sus propiedades químicas, eléctricas y térmicas. Se emplea en electricidad en la obtención de bobinados pararrayos y cables. Las principales formas comerciales son en tubos y alambres de diferentes diámetros y espesores.

Aleaciones de Cobre. Las dos principales aleaciones que forma el cobre son: Bronce: Es una aleación de cobre y estaño donde el cobre se encuentra en una proporción de 75 a 80%. Tiene color amarillo y resistente a los agentes atmosféricos y a los esfuerzos mecánicos. Se utiliza en la fabricación de armas, medallas, campanas y estatuas. En la construcción se emplea en grifos, tubos y uniones. Latón: Es una aleación de cobre y cinc. El cinc debe de estar en proporción menor de 45%, porque en proporción mayor el latón disminuye sus propiedades mecánicas. Tiene color amarillo y es resistente a la oxidación. No es atacada por el agua salada, razón por la cual se usa en la marina. Se emplea en ornamentación en la fabricación de tubos, en soldadura y en fabricación de alambres.
Zinc

Es de color blanco azulado, de brillo metálico. Es resistente a los agentes atmosféricos al recubrirse con una capa delgada de hidróxido que lo protege de la oxidación. Tiene buena resistencia mecánica, por lo que se podría emplear en construcción como elemento resistente. Sin embargo, su mayor uso esta como elemento protector su aplicación más típica en al construcción es el revestimiento de techos. También se emplea en el revestimiento del hierro y de la madera.
Plomo

Es un metal de color blanco azulado, pero en contacto con el aire adquiere un color gris al recibiese de una capa de óxido. Es maleable, dúctil, flexible y muy blando, al extremo que es rayado por la uña. Funde a 327 C. El ácido nítrico lo ataca y lo disuelve. Los cambios de temperatura lo agrietan, en consecuencia no se usan los tubos de plomo en la conducción de agua o vapor caliente. Después del hierro, el plomo es el metal de mayor uso, pero en la construcción su empleo es limitado debido a su poca resistencia. Se utiliza en la fabricación de fusibles eléctricos y tubos. En el comercio se encuentra bajo diferentes formas. Sus principales son lingotes, placas, alambres, tubos y balas.
Aluminio

un metal dúctil y maleable. No lo ataca el aire porque se recubre de una ligera capa de óxido que lo protege. Tiene muy buena conductividad tanto eléctrica como térmica. Se emplea por sus buenas propiedades eléctricas en la fabricación de alambres destinadas a construcción eléctrica. El aluminio también se emplea en forma de plancha, en el recubrimiento de techos.
Estaño

Es de color blanco de plata. Es poco resistente mecánicamente. Al doblar una barra de estaño rechina, debido al rompimiento de sus cristales, cuyo ruido es llamado grito del estaño. Es resistente a los agentes atmosféricos a temperatura ordinaria, pero al elevarse la temperatura tiende a oxidarse. En construcción el estaño se usa en el descubrimiento de objetos metálicos, principalmente en las plancha de hierro para formar la hojalata. También se utiliza en soldaduras y en formas de tubos, aunque estos resultan de alto costo.