Diseño de estructuras de acero

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

* Ventajas del acero como material estructural
-Alta resistencia: La alta resistencia del acero por unidad e peso, significa que las cargas muertas serán menores.
-Uniformidad: Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo.
-Elasticidad: Los momentos de inercia de una estructura pueden ser calculados con precisión, en tanto que losvalores obtenidos para una estructura de concreto reforzado son un tanto indefinidos.
-Durabilidad: Las estructuras de acero, con mantenimiento adecuado duran indefinidamente.
-Ductilidad: Cuando un miembro de acero dulce se somete a la prueba de tensión, ocurrirá una reducción considerable de su área transversal y un fuerte alargamiento, en el lugar de la falla, antes de que la fractura realocurra.
Una ventaja adicional de las estructuras dúctiles es que cuando se sobrecargan, sus grandes deflexiones dan una evidencia de falla inminente.
-Ampliación de estructuras existentes: Las estructuras de acero se prestan para fines de ampliación.
Algunas ventajas del acero que son importantes son las siguientes: adaptación a la prefabricación, rapidez de montaje, soldabilidad, tenacidad yresistencia a la fatiga, posible reutilización después de que la estructura se desmonte, valor de rescate, aun cuando no pueda usarse sino como chatarra.

* Desventajas del acero como material estructural
-Costo de mantenimiento: La mayoría de los aceros se corroen cuando están expuestos libremente al aire y deben pintarse periódicamente.
-Costo de protección contra incendio: La resistencia delacero estructural se reduce notablemente a las temperaturas que se alcanzan durante los incendios.
-Susceptibilidad al pandeo: A medida que los miembros sujetos a compresión son más largos y delgados, mayor es el peligro de pandeo.

* Objetivos del diseñador de estructuras
El diseñador de estructuras debe aprender a distribuir y dimensionar los elementos de las estructuras de modo que lasmismas tengan suficiente resistencia y rigidez y sean razonablemente económicas y que puedan montarse de manera práctica.
-Seguridad: Una estructura no solo debe soportar en forma segura las cargas a que esté sujeta, sino que debe soportarlas de modo que las deformaciones y vibraciones no sean tan grandes como para atemorizar a los usuarios o causar agrietamientos de apariencia peligrosa.
-Costo:El diseñador debe tener en cuenta los detalles que reducen el costo sin sacrificar la resistencia.
-Sentido práctico: Otro objetivo es el diseño de estructuras que pueden fabricarse y montarse sin que presenten grandes problemas. El diseñador debe conocer métodos de fabricación, y tratar de adaptar su trabajo a las facilidades disponibles.

* Factor de seguridad
El factor de seguridad de unmiembro estructural se define como la relación de la resistencia del miembro al máximo esfuerzo previsto.
Para materiales dúctiles, el factor de seguridad se basa en los esfuerzos en los puntos de fluencia, mientras que para materiales frágiles o vítreos, se basa en la resistencia a la ruptura.
Algunos aspectos inciertos que afectan a los factores de seguridad son:
-La resistencia del materialpuede variar inicialmente de modo apreciable respecto a los valores supuestos, y variara aun más con el tiempo debido a la fluencia del material, corrosión y fatiga.
-Los métodos de análisis a menudo están sujetos a errores apreciables.
-La llamada fatalidad o “actos de Dios” (huracanes, terremotos, etc.) ocasiona condiciones difíciles de predecir.
-Los esfuerzos residuales originados durantela fabricación y el montaje son frecuentemente importantes. Los obreros en talleres y en la obra, tratan a los elementos de acero con visible descuido, los dejan caer, los estiban mal, los meten a la fuerza, los obligan a posiciones de coincidencia con pasadores en agujeros para remaches.
-Hay cambios tecnológicos que afectan la magnitud de las cargas vivas. El constante incremento de la carga...