Cálculo de estructuras, análisis estructural

El análisis estructural para la verificación de la resistencia de las secciones de una estructura, exige conocer el reparto de las fuerzas internas en ésta.

Las fuerzas internas de una estructura isostática se pueden hallar con las ecuaciones de equilibrio estático. En una estructura hiperestática las ecuaciones de equilibrio estático no bastan debiendo conocer unas condiciones geométricas bajo carga.

Las fuerzas internas de una estructura se pueden determinar mediante análisis elástico o análisis plástico global, aunque este último sólo sirve cuando se satisfacen determinadas condiciones.

Las fuerzas internas se calculan mediante distintos métodos, según se pueda despreciar o no el efecto de las deformaciones en la estructura.

En la teoría de primer orden, los cálculos se refieren a la geometría inicial de la estructura (pequeñas deformaciones). Las fuerzas que actúan en las barras no varían apenas con los desplazamientos.

En la teoría de segundo orden los cálculos se refieren a la geometría deformada bajo carga de la estructura. Los desplazamientos de la estructura y su efecto sobre las fuerzas en las barras ya no son despreciables. La teoría de segundo orden, más general, sirve para todos los casos sin restricciones.

Si podemos aplicar la teoría de primer orden, y el material de la estructura satisface la ley de Hooke, estamos en un caso de cálculo lineal, donde todos los desplazamientos varían linealmente con las fuerzas aplicadas. En este caso, se puede aplicar el principio de superposición a las tensiones, deformaciones, fuerzas internas y desplazamientos debidos a distintas acciones.

El principio de superposición dice que los desplazamientos debidos a varias cargas actuando simultáneamente son iguales a la suma de los desplazamientos debidos a la acción de cada carga por separado.

Este principio no se puede aplicar si la relación tensión-deformación del material no es lineal, o si la estructura (aunque el material obedezca la ley de Hooke) no se comporta linealmente debido a cambios de geometría causados por las cargas aplicadas.

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