Mecanica

AULA D’ARQUITECTURA 52

Análisis plástico de estructuras. Introducción

AULA D’ARQUITECTURA

M. R. Dalmau - J. Vilardell

Análisis plástico de estructuras. Introducción

EDICIONS UPC

La presente obra fue galardonada en el octavo concurso "Ajut a l'elaboració de material docent" convocado por la UPC.

Primera edición: setiembre de 2003

Diseño de la cubierta: Manuel Andreu

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Los autores, 2003 Edicions UPC, 2003 Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, SL Jordi Girona Salgado 31, 08034 Barcelona Tel.: 934 016 883 · Fax: 934 015 885 Edicions Virtuals: www.edicionsupc.es E-mail: edicions-upc@upc.es

Producción:

CPET (Centre de Publicacions del Campus Nord) La Cup. Gran Capità s/n, 08034 Barcelona

Depósito legal: B-35174-2003 ISBN: 84-8301-720-2Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos.

Prólogo
Las causas por las que unaestructura 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 abandonado el rango elástico. Entonces, de seguir el proceso de carga, van apareciendo más puntosdonde 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 a mediados del siglo XIX, el mayor desarrollo y la aceptación del diseño por carga última, odiseño 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 el material se salga del rango elástico, y en su favor se aduce que permite obtener diseños másracionales, 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 texto trata del comportamiento de elementos de acero estructural cuando se considera que elmaterial 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 al aprovechamiento de las posibilidades del material. Cabe añadir, además, que en los años recientesparece 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 un movimiento sísmico, por ejemplo), en cuyo caso es mejor solución atribuir desde elprincipio 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 de acero. No aborda el cálculo de estructuras en sí, ni tampoco trata de reología. Este texto...