Cuando comparamos la tipología de las estructuras, la
primera consideración que puede resaltar es la correspondiente al costo y al
diseño limite, sin embargo, es difícil justificar de forma económica la elección
de los tipos de estructuras sin tener ciertas reservas, cada complejo
estructural presenta situaciones diferentes y por lo tanto deben tenerse en
cuenta todos los factores bien sea de carácter económico o de otro tipo. Por lo
general las estructuras hiperestáticas indeterminadas tiene ventajas.¡Ventajas de las estructuras hiperestáticas!
Ahorro de materiales
Los momentos flectores de menor magnitud desarrollados en
las estructuras estáticamente indeterminadas permiten usar elemento de menor cuantía
y área neta efectiva permitiendo un ahorro de material que oscila entre el 10%
al 20% utilizado. El gran numero este es aplicado en la construcción de puentes
ferroviarios ya que pueden ahorrarse hasta el 10% de materiales número
significativo debía la cantidad de toneladas usadas para estas obras de
envergadura.
Cualquier elemento de dimensiones dadas pueden soportar más
cargas si estas forma parte de un complejo estructural continuo que si
estuviese simplemente apoyado, esta continuidad hace posible el uso de
elementos de menor dimensión para las mismas cargas o una mayor luz entre
apoyos para los mismos elementos, esto conlleva a la posibilidad del uso menor
de columnas en los edificios, o un menor uso de pilares en el caso de los
puentes, es decir, genera un menor gasto en cuanto a materiales.
Mayores factores de seguridad.
Las estructuras estáticamente indeterminadas tienen con
frecuencia mayores factores de seguridad que las estáticamente determinadas. Se
debe aprender sobre las estructuras de acero y concreto reforzado que cuando
partes de esas estructuras resultan sobre fatigadas, con la capacidad de
redistribuir parte de esos sobresfuerzos a zonas menos fatigadas esto es
llamado como integridad estructural donde ella disipa la energía en todos sus
elementos para así mantener el equilibro. Las estructuras estáticamente determinadas
por lo general no poseen esta cualidad.
Mayor rigidez y menores deflexiones.
Las estructuras estáticamente indeterminadas son más rígidas
y sus deflexiones son menores, gracias a la continuidad que poseen son más rígidas
y poseen mayor estabilidad frente a todo tipo de acciones o cargas ya sean de
forma horizontales, verticales, rotacionales, varíales entre otras.
Estructuras más atractivas.
Es un poco difícil imaginar a las estructuras estáticamente determinadas
con la belleza arquitectónica de muchos arcos y marcos rígidos hiperestáticos que
se construyen hoy en día.
¡Desventajas de las estructuras hiperestáticas!
Un análisis comparativo de las estructuras isostáticas con
respecto a las hiperestáticas pone en alto que las ultimas mencionadas posen
ciertas desventajas que las hacen pocas prácticas en muchas aplicaciones.
Asentamiento en los apoyos
Las estructuras hiperestáticas no son convenientes para
todos los casos donde las condiciones de cimentación sean impropias, pues los
asentamientos que se producen en los apoyos de la estructura por pequeños que
parezcan pueden causar cambios notables en los momentos flexionantes, fuerzas cortantes,
esfuerzos totales y reacciones, en casos donde se construye puentes con este
tipo de estructuras a pesar de los caso de cimentaciones deficientes es
necesario en ciertos casos modificar las reacciones producidas por la carga
permanente. Cuando los puntos de apoyos se levantan o se bajan mecánicamente
hasta un nivel en donde se presente la reacción calculado lo cual los apoyos de
la estructura se construyen hasta ese dicho nivel.
Aparición de otros esfuerzos.
El hundimiento de los apoyos no es la única condición que
altera los esfuerzos que generan en un complejo estáticamente indeterminado,
los cambios en la posición relativa de los elementos estructurales causados por
las variaciones de la temperatura fabricación deficiente o deformaciones
internas por la carga, causan cambio en las fuerzas de todo el edificio.
Dificultad del análisis y diseño.
Las fuerzas a las cuales son sometidas las estructuras estáticamente
indeterminadas no dependen únicamente de sus dimensiones, sino que también de
sus propiedades elásticas (módulo de elasticidad, momentos de inercia, secciones
transversales.) esta situación da lugar a una serie de dificultades en cuanto
al diseño, no se podrán determinar las fuerzas hasta no conocer las dimensiones
de los elementos estructurales, y no se podrán conocer las dimensiones de
dichos elementos sino se conoce las fuerzas que actúan sobre ellos. Este problema
se puede resolver de la siguiente forma se debe suponer las dimensiones de sus
elementos y calculando las fuerzas, diseñando los elementos para esas
respectivas fuerzas y evaluando las fuerzas para nuevas dimensiones supuestas y
así sucesivamente, de esta forma es que se puede demostrar con mayor exactitud
un diseño aplicando metodología iterativa y logrando un diseño final. Este topo
de método sucesivo es más tardío que el que se necesita para diseñar una estructura
isostática. Pero el costo adicional solo es una pequeña parte del costo total
de la edificación. Estos diseños hiperestáticos se llevan a cabo mejor por computadora.
Inversión de las fuerzas
Generalmente en las estructuras hiperestáticas se produce
una mayor cantidad de inversiones de fuerzas que en las isostáticas, en ocasiones
se requiere de más material de refuerzos en ciertas secciones de la estructura
para soportar los diferentes estados de tensión.
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