Manual Diseño Acero Utfsm

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

1.1.

Aspectos Generales del Diseño Estructural

El propósito final de todo diseño estructural es lograr el dimensionamiento de una estructura, de tal forma que ésta se comporte de manera segura y eficiente. Para este fin se deben considerar ciertos requisitos fundamentales:  Funcionalidad: Es decir, tantoel material como los espacios físicos deben ser diseñados para cumplir objetivos predeterminados.  Economía: Que tiene que ver directamente con aspectos relacionados con: la estructura, el lugar de emplazamiento, el tipo de financiamiento, las posibilidades de modificación, y a su relación con los materiales a usar.  Seguridad: Este aspecto está estrechamente ligado al anterior, dado que ellímite de la economía va a estar dado por la resistencia de servicio de la estructura.  Estética: Aún cuando se trata de un aspecto subjetivo, también es importante obtener una estructura de formas armónicas, visualmente agradables y que esté en concordancia con el medio circundante. Para alcanzar estos objetivos el Ingeniero debe tener un conocimiento acabado de la mecánica de los materiales y delanálisis estructural, así como también una gran experiencia, habilidad creativa e imaginación. También se ha de considerar como relevante, el desarrollo de nuevas técnicas de construcción, y otros tipos de estructuración no tradicional, siempre que cuenten con el respaldo de ensayos e investigaciones.

1.2.

Procedimiento de Diseño Estructural

Prácticamente no existe un procedimientoestablecido para resolver todo tipo de diseño estructural, sino más bien líneas generales de las cuales el Ingeniero, basado en su experiencia y la complejidad del problema, puede establecer su propia secuencia de diseño. En términos globales se pueden indicar cuatro etapas básicas, que dicen relación con el planteamiento y solución del problema, el diseño estructural, y la presentación de los resultados.i) Planteamiento del Problema  Selección del tipo de estructura: Se determina sobre bases funcionales, económicas, de seguridad y estética.  Formulación de un modelo matemático: Se deben establecer las hipótesis de cálculo y el tipo de análisis a realizar: elástico lineal, elasto-plástico, no lineal (ver figura 1.1.).

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Isaac Flores Gutiérrez – Ing. Civil - UTFSM

   Elástico-lineal  Elasto-plástico  No-Lineal 

Figura 1.1.: Relaciones esfuerzo-deformación unitaria.

ii) Solución del Problema  Determinación de las cargas de servicio: Se estiman las cargas a las que estará sometida la estructura en condiciones de funcionamiento, que pueden ser estáticas ypermanentes, o dinámicas y eventuales. Como cargas permanentes se considera el peso propio de los elementos, de las personas, del mobiliario, de maquinaria, de materiales almacenados y otros similares. Entre las cargas eventuales están las producidas por sismos, el viento, la nieve, las vibraciones, etc.  Obtención de momentos y fuerzas internas: Se realiza el análisis estructural de acuerdo almodelo matemático elegido, obteniéndose los esfuerzos axiales, de corte y de momento en cada uno de los elementos de la estructura. iii) Diseño Estructural  Dimensionamiento de miembros y conexiones: Conocidas las fuerzas internas en cada elemento, se dimensionan de acuerdo a las normas vigentes. En nuestro país son válidas las recomendaciones dadas por la norma Nch 427 E74, el Instituto Chileno delAcero, y las especificaciones que entregan los fabricantes.  Funcionamiento bajo condiciones de servicio: Se verifica la estructura bajo cargas de servicio conocidas, de forma que se compruebe si satisface los requisitos mínimos de funcionamiento, ya sean por vibraciones, fatiga, distorsiones, deformaciones máximas admisibles y cualquier otro requisito que amenace el comportamiento de la...