Definiciones y Características
| Concepto |
Definición |
Características |
Unidades |
| Acción |
Causa externa que genera un efecto en una estructura |
Puede ser estática, dinámica, permanente o transitoria |
No aplica (cualitativo) |
| Carga |
Manifestación física y cuantificable de una acción |
Puede ser puntual o distribuida |
N, N/m, N/m², N*m |
| Fuerza |
Vector que representa una interacción física |
Tiene magnitud, dirección y sentido |
N (newtons) |
| Peso |
Fuerza específica causada por la gravedad |
Siempre vertical hacia abajo |
N (newtons) |
| Solicitación |
Efecto interno generado en la estructura |
Incluye momento, cortante, axial, torsión |
N, N·m |
Cadena de Relación
- La acción ocurre (fenómeno natural o artificial)
- Se traduce en una carga medible
- Esta carga genera fuerzas específicas
- Las fuerzas producen solicitaciones internas en la estructura
graph LR;
A["Acción (Fenómeno)"] --> B["Carga (Medible)"];
B --> C["Fuerza (Vector)"];
C --> D["Solicitación (Efecto Interno)"];
style A fill:#ff9999;
style B fill:#99ff99;
style C fill:#9999ff;
style D fill:#ffff99;
Ejemplos Prácticos
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Impacto del Viento en un Tejado
Consideremos una tormenta afectando un tejado:
- Acción: Viento fuerte (fenómeno dinámico)
- Carga: Presión de 1000 N/m² sobre el tejado
- Fuerza: 10,000 N total en un tejado de 10 m²
- Solicitación: Momento flector en las vigas de soporte
</aside>
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Cargas Vivas en un Edificio de Oficinas
Analicemos un edificio de oficinas de 10 pisos:
- Acción: Uso normal del edificio (personas, mobiliario)
- Carga: Carga viva de 250 kg/m² en cada piso
- Fuerza: 2,500 kN total por piso de 1000 m²
- Solicitación: Compresión en columnas y flexión en vigas
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Torsión en un Eje de Transmisión
Consideremos un eje de transmisión en una máquina industrial:
- Acción: Rotación del motor eléctrico (fenómeno mecánico)
- Carga: Par motor de 500 N*m aplicado al eje
- Fuerza: Fuerza tangencial de 1000 N aplicada a 0.5 m del centro del eje.
- Solicitación: Momento torsor en el eje de transmisión
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Carga de Agua en una Tubería
Analicemos una tubería horizontal de 20 metros:
- Acción: Flujo de agua en la tubería (fenómeno hidráulico)
- Carga: Presión hidrostática de 5000 N/m² en las paredes de la tubería
- Fuerza: 100,000 N total, considerando un área interna de 20 m² (diámetro ≈ 31.8 cm)
- Solicitación: Tensión circunferencial en las paredes de la tubería
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Carga de un Muro sobre una Viga
Analicemos una viga con carga distribuida:
- Acción: Peso de un muro de mampostería (fenómeno gravitacional)
- Carga: Carga distribuida lineal de 700 kgf/m a lo largo de la viga
- Fuerza: Fuerza total distribuida sobre la longitud de la viga
- Solicitación: Momento flector máximo en el centro y cortante en los apoyos
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Diferencias Clave
- Acción vs Carga: La acción es el fenómeno cualitativo (como el viento), mientras que la carga es su cuantificación medible (como 1000 N/m²).
- Carga vs Fuerza: La carga puede expresarse en diferentes unidades (N, N/m, N/m²) según su distribución, mientras que la fuerza siempre se mide en Newtons (N).
- Fuerza vs Peso: El peso es un tipo específico de fuerza que siempre actúa verticalmente debido a la gravedad, mientras que las fuerzas pueden actuar en cualquier dirección.
- Solicitación vs otros conceptos: Es única porque representa la respuesta interna de la estructura, mientras que los demás son efectos externos.
Nomenclatura de Solicitaciones