Unidad 1 Consideraciones generales del disen o

Instituto TecnolÄgico de Parral.
Estructuras de Acero

Unidad 1 Consideraciones generales del diseÄo.
1.1 Propiedades mecÄnicas de los aceros.
VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
Una persona que viaja por Estados Unidos podrÅa concluir que el acero es el material estructural perfecto; verÅa un sinfÅn de puentes, edificios, torres y otras estructuras de acero.
DespuÇs de ver todas estasestructuras de acero, se sorprenderÅa al saber que el acero no
se fabricÉ econÉmicamente en los Estados Unidos sino hasta finales del siglo XIX y que las
primeras vigas de patÅn ancho no se laminaron sino hasta 1908.
La supuesta perfecciÉn de este metal, tal vez el mÄs versÄtil de todos los materiales
estructurales, parece mÄs razonable cuando se considera su gran resistencia, poco peso,
facilidadde fabricaciÉn y otras propiedades convenientes. Estas y otras ventajas del acero
estructural se analizarÄn en detalle en los siguientes pÄrrafos.
Alta resistencia
La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que serÄ poco el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes de grandes claros, en edificios altos y en
estructuras con malas condiciones en la cimentaciÉn.Uniformidad
Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo, como es el caso de
las estructuras de concreto reforzado.
Elasticidad
El acero se acerca mÄs en su comportamiento a las hipÉtesis de diseÑo que la mayorÅa de
los materiales, gracias a que sigue la ley de Hooke hasta esfuerzos bastante altos. Los
momentos de inercia de una estructura de acero pueden calcularseexactamente, en tanto
que los valores obtenidos para una estructura de concreto reforzado son relativamente
imprecisos.
Durabilidad
Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado durarÄn indefinidamente. Investigaciones realizadas en los aceros modernos, indican que bajo ciertas condiciones no se
requiere ningÖn mantenimiento a base de pintura.
Ductilidad
La ductilidad es la propiedad que tieneun material de soportar grandes deformaciones sin
fallar bajo altos esfuerzos de tensiÉn. Cuando se prueba a tensiÉn un acero con bajo
contenido de carbono, ocurre una reducciÉn considerable de la secciÉn transversal y un gran

Gregorio R. GarcÅa R.

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alargamiento en el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material queno
tenga esta propiedad probablemente serÄ duro y frÄgil y se romperÄ al someterlo a un golpe
repentino.
En miembros estructurales sometidos a cargas normales se desarrollan altas concentraciones de esfuerzos en varios puntos. La naturaleza dÖctil de los aceros estructurales
comunes les permite fluir localmente en esos puntos, evitÄndose asÅ fallas prematuras. Una
ventaja adicional de lasestructuras dÖctiles es que, al sobrecargarlas, sus grandes
deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla.
Tenacidad
Los aceros estructurares son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. Un miembro
de acero cargado hasta que se presentan grandes deformaciones serÄ aÖn capaz de resistir
grandes fuerzas. Esta es una caracterÅstica muy importante porque implica que los miembrosde acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su fabricaciÉn y montaje, sin
fracturarse, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y tal adrarlos sin daÑo aparente.
La propiedad de un material para absorber energÅa en grandes cantidades se denomina
tenacidad.
Ampliaciones de estructuras existentes
Las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se puedenaÑadir nuevas crujÅas e incluso alas enteras a estructuras de acero ya existentes, y los puentes de acero con frecuencia pueden ampliarse.
Propiedades diversas
Otras ventajas importantes del acero estructural son: (a) gran facilidad para unir diversos
miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los
remaches, (b) posibilidad de prefabricar los miembros, (e)...