Análisis Plástico De Estructuras

Análisis plástico de estructuras. Introducción

Prólogo
Las causas por las que una estructura pierde su utilidad son la aparición de alguna inestabilidad, las deformaciones excesivas y la fatiga. Por lo demás, una estructura construida con un material de unas características adecuadas de ductilidad puede seguir soportando cargas crecientes pese a que en algún lugar el material haya abandonadoel rango elástico. Entonces, de seguir el proceso de carga, van apareciendo más puntos donde se ha iniciado la cesión plástica, hasta que finalmente ese número de puntos es tal y se combinan de tal modo que la estructura llega al colapso o agotamiento. Esto ocurre cuando la estructura está sometida a la denominada carga última, o carga de agotamiento. Aunque sus orígenes más remotos se remontan amediados del siglo XIX, el mayor desarrollo y la aceptación del diseño por carga última, o diseño por agotamiento, tuvo lugar durante las últimas décadas, a consecuencia de las investigaciones llevadas a cabo desde comienzos del siglo pasado. Es conocido comúnmente como diseño plástico, por contraposición al diseño elástico, basado en la pretensión de que en ningún lugar de la estructura elmaterial se salga del rango elástico, y en su favor se aduce que permite obtener diseños más racionales, una notable simplificación de los cálculos y una cierta economía de materiales. El método plástico se aplica especialmente a las estructuras de acero, aunque también puede utilizarse, en las condiciones debidas, para estructuras de aluminio, hormigón armado y hormigón pretensado. El presente textotrata del comportamiento de elementos de acero estructural cuando se considera que el material es elastoplástico y no elástico. Arquitectos, ingenieros y calculistas en general pueden simplificar su tarea empleando el método plástico al diseñar una estructura, pues ésta puede ser analizada a partir de un esquema más claro y concreto que permite llegar a una solución más racional respecto alaprovechamiento de las posibilidades del material. Cabe añadir, además, que en los años recientes parece confirmarse la evidencia de que el comportamiento de una estructura diseñada por el método elástico no es extensible a una situación en la que el material rebase el rango elástico en varios puntos, como ocurre ante una solicitación extrema, cuando la estructura se pone al borde del agotamiento (por unmovimiento sísmico, por ejemplo), en cuyo caso es mejor solución atribuir desde el principio un comportamiento elastoplástico a los componentes de la estructura y disponer así de información acerca de los lugares donde las solicitaciones pueden ser excesivas. El propósito de esta publicación es presentar los fundamentos a partir de los cuales se desarrolla el diseño plástico de estructuras deacero. No aborda el cálculo de estructuras en sí, ni tampoco trata de reología. Este texto está destinado a estudiantes que hayan concluido o estén finalizando su primer ciclo de estudios. Desde este punto de vista, sus contenidos son de nivel básico, aunque se presupone que el lector conoce ya los temas de mecánica general y de mecánica de materiales integrados en los programas de primer ciclo. Encuanto a la redacción y la confección del texto, cabe señalar que se ha puesto especial esmero en la elaboración de las figuras, acompañadas en muchos casos de unas extensas notas al pie que compendian las ideas desarrolladas en el texto, con el fin de complementar y aclarar al máximo su contenido. A fin de no alargar y recargar innecesariamente las exposiciones, se omiten los desarrollosmatemáticos en aquellos casos en que dichos desarrollos no aportan ni contienen nada esencial a la idea principal. Y, para evitar cualquier "oficialización" y ampliar el punto de vista, se ha adoptado expresamente y en general el valor Y = 250 MPa, valor que equivale muy aproximadamente a las 36 ksi del acero americano A36, que con

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1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.

Introducción...