Dinamica Estructural Aplicada al diseño Sismico

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Estas notas sobre dinámica estructural, están enfocadas primordialmente al análisis y diseño de estructuras, dentro del ámbito de ingeniería civil, y con el énfasis principal en las solicitaciones sísmicas. Aunque los principios de la dinámica estructural datan de mucho tiempo atrás, su aplicación a la ingeniería sísmica se remonta a solo algunas décadas. El presente trabajo nace como unas notas de clase del curso de pregrado del mismo nombre, el cual se dictó por primera vez en el segundo semestre de 1973 en la Universidad de los Andes en Bogotá. A través de los años se han mantenido dentro del contexto eminentemente práctico que ha tenido el curso. La intención es que sirva de libro de texto para un curso de un semestre en el tema, aunque el material en algunos apartes es más extenso de lo que se alcanza a cubrir durante las horas de clase.

La dinámica, dentro del contexto de la mecaruca, es el estudio de los cuerpos, o conjuntos de partículas, en movimiento. La dinámica se divide en dos campos: la cinemática, la cual estudia la geometría del movímiento, relacionando el desplazamiento, la velocidad, la aceleración y el tiempo, sin hacer referencia a las causas del movimiento: y la cinética, la cual estudia la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, la masa del cuerpo y su movímiento, permitiendo predecir los movtmíentos que causan las fuerzas, o determinar las fuerzas necesarias para producir un movimiento dado. Cuando un cuerpo se desplaza de una posición de equilibno estable, el cuerpo tiende a volver a esta posición al verse afectado por la acción de fuerzas que tienden a restaolecer la situación de equilibrio; este puede ser el car., de las fuerzas gravitacionales en UT;. péndulo, o de las fuerzas elásticas impuestas por un resorte en el caso de una masa apoyada en él. En general en el instante que el cuerpo vuelve a su posición de equilibrio tiene alguna velocidad que lo lleva más allá de esa posición, presentándose una oscilación alrededor del punto de equilibrio. Estas oscilaciones en el campo de la mecánica se denominan vibraciones mecánicas. Si el cuerpo se considera como una unidad y se desprecian las deformaciones relativas entre sus diferentes partes se aplican los principios de la dinámica de cuerpos rígidos. Cuando es apropiado tener en cuenta los desplazamientos relativos entre las diferentes partes del cuerpo, se aplican los principios de la dinámica de cuerpos flexibles.

La dinámica estructural estudia las vibraciones de cuerpos flexibles, aunque en muchos casos las deformaciones relativas entre algunas partes de la estructura son de un orden de magnitud tan pequeño, que pueden aplicarse los principios de la dinámica de cuerpos rígidos en algunas porciones de la estructura.

La dinámica estructural se ha desarrollado ampliamente a partir de la apancion del computador digital. Sus fundamentos se remontan más de dos siglos y medio atrás, pero puede decirse que el enfoque moderno proviene de las últimas cuatro décadas. No sobra advertir que en la actualidad existen numerosos textos de dinámica estructural que cubren con mayor profundidad muchos de los temas tratados aquí, algunos son las referencias [Berg, 1989), [Biggs, 1964], [Boiton, 1994], [Clough y Penzien, 19931, [Chopra, 1980], [Chopra, 1995], [Craig, 1981), [Fertis, 1995], [Humar, 1990], [Hurty y Rubinstein, 1964], [Meirovitch, 19671, [Meirovitch, 1975], [Paz, 1991], iShabana, 19891, [Thomson, 1972], y [Timoshenko, Young y Weaver, 1974J.

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