Diseño en Acero, Introduccion

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,tanto el 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 queel límite
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 losmateriales y del análisis 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 unprocedimiento establecido 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 lapresentación 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.)._________________________________________________________________________
1

Apuntes del Curso de Diseño en Acero
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 defuncionamiento, que pueden ser
estáticas y permanentes, 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: Serealiza el análisis estructural
de acuerdo al modelo 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 recomendacionesdadas por la norma Nch 427
E74, el Instituto Chileno del Acero, 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...