Diseño elástico de estructuras de acero

INTRODUCCIÓN.

La mayor parte de las estructuras de acero que existen actualmente, fueron diseñadas utilizando métodos elásticos. En este método, el proyectista estima las cargas de trabajo o servicio, es decir, las cargas que la estructura tiene que soportar, y diseña los miembros estructurales con base en ciertos esfuerzos permisibles. Estos usualmente son cierta fracción del esfuerzo mínimode fluencia especificado para el acero.

El término diseño elástico se usa comúnmente para describir el método mencionado anteriormente, aunque los términos “diseño por esfuerzos permisibles” o “diseño por esfuerzos de trabajo” son más apropiados. Muchas de las especificaciones para este método se basan en el comportamiento elástico.

En el diseño por esfuerzos permisibles, se usa sólo unfactor de seguridad, que es aplicado al esfuerzo que existe en el estado límite. Los estados límite para el diseño por esfuerzos permisibles son los mismos para el LRFD (Load and Resistance Factor Design): fluencia, fractura y pandeo.

El principio del análisis y diseño por esfuerzos permisibles es el siguiente: el esfuerzo en el estado límite se divide entre un factor de seguridad para obtener unesfuerzo permisible y el esfuerzo máximo causado por las cargas de servicio no debe de exceder este esfuerzo permisible.


DISEÑO ELÁSTICO.

1. PLANOS DE DISEÑO Y PLANOS DE TALLER.

1.1 Planos de Diseño.

Estos han de contener el diseño completo con medidas, secciones y localización relativa de los diversos miembros. Se acotarán los niveles de piso, centros de columnas y proyecciones.Han de dibujarse a una escala suficientemente grande para mostrar en forma adecuada la información. En ellos se indicará el tipo o tipos de construcción según su destino, y contendrán además los datos de las cargas supuestas, de las fuerzas cortantes, momentos y fuerzas axiales que han de ser resistidos por todos los miembros y conexiones; asimismo, contendrán todos los datos requeridos para lapreparación adecuada de los planos de taller.

En el caso de juntas ensambladas con tornillos de alta resistencia, requeridos para resistir esfuerzos cortantes entre las partes unidas, los planos deben precisar el tipo de conexión: de fricción o de aplastamiento.
Cuando se requiera que las armaduras y vigas tengan contra flecha, se indicará en los planos de diseño.

1.2 Planos de Taller.Antes de iniciar propiamente la fabricación de la estructura, deberán prepararse los planos de taller. Éstos deberán contener la información completa para la fabricación de los elementos de la estructura, incluyendo localización, tipo y tamaño de todos los remaches, tornillos y soldaduras. Se hará la distinción entre sujetadores y soldaduras de taller y de campo. Se elaborarán de acuerdo con las másmodernas prácticas y se tendrá en cuenta la rapidez y economía en la fabricación y en el montaje.

1.3 Indicaciones para las soldaduras.

Se indicarán en los planos de diseño y de taller las juntas, o grupos de juntas, en las que la secuencia y técnica de aplicación de la soldadura requieran de especial atención para minimizar las soldaduras con restricción a la deformación y para evitar lasdistorsiones excesivas. Las longitudes de soldadura indicadas en los planos de diseño y de taller serán las longitudes efectivas.

1.4 Símbolos Normalizados.

Los símbolos de soldadura empleados en los planos de diseño y de taller, de preferencia serán los de la Sociedad Americana de Soldadura (AWS). Podrán emplearse otros símbolos adecuados siempre y cuando se expliquen en forma completa enlos planos de diseño o de taller.

2. TIPOS DE CONSTRUCCIÓN.

Se permiten tres tipos básicos de construcción, con sus consideraciones de diseño correspondientes, bajo las condiciones que abajo se enumeran. Cada tipo determinará específicamente el tamaño de los miembros, el tipo y la capacidad de sus conexiones.

TIPO 1: Designado comúnmente como “marco rígido”, supone que las juntas entre...