Elementos comprimidos

Apuntes del Curso de Diseño en Acero
Isaac Flores Gutiérrez – Ing. Civil - UTFSM

4.1.

Consideraciones Generales

Las piezas comprimidas, corresponden en la práctica a uno de los elementos más
abundantes en estructuras de acero y probablemente, el más importante. Usualmente
encontramos elementos sometidos a fuerzas de compresión en:


Estructuras reticulares o armaduras. Aquí sepresentan cargas axiales puras,
preferentemente en los cordones superiores y en arriostramientos.



Columnas. Estos son miembros verticales rectos, cuyas longitudes son
considerablemente mayores que su ancho. También pueden estar sometidas a
decompresión axial pura, aunque resulta bastante común encontrarlas en
combinación con cargas de flexión. De los elementos comprimidos la columna essin
duda, el más importante dentro de una estructura.



Vigas armadas y laminadas. Las cargas de compresión aparecen con frecuencia en
las alas superiores de vigas del tipo IN, o W.

Haciendo una comparación con el caso de elementos sometidos a fuerzas de
tracción, se encuentra que existen dos diferencias básicas, entre estos y los elementos
comprimidos:
a)
Las cargas de traccióntienden a mantener rectos a los elementos, en tanto que las
cargas de compresión tienden a flexionarlos hacia fuera del plano de las cargas, situación
que puede ser extremadamente peligrosa.
b)
La presencia de agujeros para pernos o remaches en los elementos traccionados
reduce las áreas disponibles para resistir las cargas; mientras que en el caso de miembros en
compresión se acepta que lospernos y remaches, llenan los agujeros, y por lo tanto no existe
reducción de la resistencia del perfil como en el caso de los miembros en tracción.

4.1.1. Análisis de elementos en compresión
La resistencia de un elemento sometido a cargas de compresión, depende de varios
factores, entre los cuales se puede mencionar:


Tipo de carga. La situación ideal se tiene cuando las cargas se aplicanuniformemente
sobre el elemento y su centro de gravedad coincide con el eje centroidal del miembro
comprimido (cargas concéntricas). En la práctica solo las cargas muertas resultan ser
centradas, pero las cargas vivas no lo son, lo que indica que la situación general es de
cargas excéntricas.

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Isaac Flores Gutiérrez – Ing. Civil - UTFSM



Propiedades de los materiales. Básicamente esta dada por la tensión de fluencia en los
diferentes tipos de acero, la que a su vez depende en mayor medida de la composición
química.



Longitud del elemento. Es uno de los parámetros que mayormente influye sobre la
resistencia del elemento. Las pruebas demuestran quemientras más largo es el miembro
para una misma sección transversal, menor es la resistencia, y en la mayoría de los
casos la falla ocurre muy por debajo del límite elástico.



Tipo de conexión en los extremos. En general aquellos elementos con muchas
restricciones en sus extremos (empotramiento perfecto) pueden soportar cargas mayores
que aquellos con pocas restricciones (extremosarticulados).



Forma de la sección. El elemento a compresión más eficiente es aquel que tiene un
radio de giro constante respecto de su centroide (tubos circulares).



Tensiones residuales. Usualmente en perfiles laminados en caliente se producen
enfriamientos desiguales. Las zonas exteriores de las alas y la parte media del alma se
enfrían mas rápido que las zonas de intersección entrealas y alma. El resultado es que
se generan esfuerzos residuales de tracción en las áreas de enfriamiento más lento. Este
hecho puede provocar drásticas reducciones en la resistencia de los perfiles.



Otros. También pueden alcanzar importancia en la resistencia a la compresión, factores
como: las imperfecciones, torceduras iniciales, agujeros taladrados para pernos o
remaches.

La...