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Capítulo 1

Introducción

1.1 DISEÑO ESTRUCTURAL
Este texto tiene por objeto facilitar a los alumnos y a los profesionales de
Ingeniería Estructural, varios de los conocimientos que se tienen sobre el
comportamiento y diseño de las Estructuras de Acero.
Corresponde definir, entonces, lo que se conoce como Diseño Estructural: " Una mezcla de Arte y Ciencia que combina los senti mientos
intuitivosdel ingeniero con los principios de la Estáti ca, Dinámica, Mecánica
de los Materiales, y el Análisis Estructu ral, para producir una estructura
segura que sirva sus propósitos " (1).
Se sabe que, a principios del siglo XIX, el diseño estructural era más arte
que ciencia, pero el desarrollo de los conocimientos ha sido tan significativo
en estos últimos tiempos, que se puede afirmar que, losmodelos matemáticos
propuestos para vaticinar el comportamiento de miembros estructurales
individuales, sus conexiones, y los conjuntos estructurales y sus apoyos
sobre el terreno son, ahora, de gran precisión, posibilitando que se puedan
ajustar la e xactitud de las cargas, usando combinaciones basadas en métodos
estadísticos.
Ciertamente la labor operativa se ha multiplicado, pero con la ayuda de lacomputadora, se ha aliviado el trabajo de tal modo que se puede decir que las
estructuras de acero son, en la actualidad, más seguras y mejor
aprovechadas.

1.2 OPTIMIZACION
Antes de definir las diversas etapas del diseño, es preciso dar a conocer una
idea de lo óptimo que se busca en todo trabajo. Este criterio que inicialmente
fue solamente intuitivo o cualitativo va empezando a tener, enIngeniería

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DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO

LUIS F. ZAPATA BAGLIETTO

Estructural, un significado más preciso, como:
a)
b)
c)
d)
e)

Costo mínimo;
Peso mínimo;
Tiempo de construcción mínimo;
Trabajo mínimo;
Máxima eficiencia operativa para el propietario.

Muchas veces, varios de estos criterios pueden estar combinados. En
Perú, en el caso de las estructuras de acero, el criterio del peso mínimoquizás sea el más usado.
La optimización puede lograrse mediante la definición de una Función
Objetivo que involucre una expresión (por ejemplo, el peso de las estructura)
que se pretende minimizar, junto con las inecuaciones de restricciones
relacionadas con los esfuerzos máximos, deformaciones permisibles y
posibilidad de los materiales disponibles, que limitan las variables que
intervienen en lafunción objetivo. Si hay una clara definición de las mismas
es posible encontrar la solución de una estructura de menor peso, con la
ayuda de métodos matemáticos que establecen ese óptimo mediante una
búsqueda sistemática.

1.3 PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
La labor del diseño se compone de dos partes, la relacionada con los aspectos
funcionales de la obra a ejecutar, y la que tiene que vercon el diseño de los
componentes de las estructuras. En el primer caso, aspectos tales como la
provisión de áreas adecuadas de trabajo, dimensiones mínimas, ventilación,
iluminación, facilidades de transporte o de circulación, como son corredores,
escaleras, ascensores; aire acondicionado, energía, posición de equipos,
cuidado ambiental, estética, son temas a discutir con el cliente y los otrosprofesionales que estén relacionados con la construcción. Lo segundo, o sea
el estudio del esqueleto estructural, se refiere a la selección de los miembros
para trasmitir las cargas con seguridad hasta el suelo.
Se recomienda el siguiente proceso iterativo :
1.

Planeamiento:
Establecimiento de las condiciones funcionales a las que la estructura
debe servir. Aquí se define el criterio de lo óptimo.2.

Configuración preliminar estructural:
Aquí es donde la experiencia y lo que se podría llamar el ingenio del

1.3 PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

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diseñador deben ser importantes. Se tiene que fijar la disposición de los miembros y sus tamaños iniciales para ser discutidos con el cliente y los otros profesionales.
3.

Determinación de las cargas:
Estimadas
inicialmente,
pero...