Centro elastico.

INTRODUCCIÓN.

La mayor parte de las estructuras de acero que existen actualmente, fueron diseñadas utilizando métodos elásticos. En este método, el proyectista estima las cargas de trabajo o servicio, es decir, las cargas que la estructura tiene que soportar, y diseña los miembros estructurales con base en ciertos esfuerzos permisibles. Estos usualmente son cierta fracción del esfuerzo mínimo de fluencia especificado para el acero.

El término diseño elástico se usa comúnmente para describir el método mencionado anteriormente, aunque los términos “diseño por esfuerzos permisibles” o “diseño por esfuerzos de trabajo” son más apropiados. Muchas de las especificaciones para este método se basan en el comportamiento elástico.

En el diseño por esfuerzos permisibles, se usa sólo un factor de seguridad, que es aplicado al esfuerzo que existe en el estado límite. Los estados límite para el diseño por esfuerzos permisibles son los mismos para el LRFD (Load and Resistance Factor Design): fluencia, fractura y pandeo. 

El principio del análisis y diseño por esfuerzos permisibles es el siguiente: el esfuerzo en el estado límite se divide entre un factor de seguridad para obtener un esfuerzo permisible y el esfuerzo máximo causado por las cargas de servicio no debe de exceder este esfuerzo permisible. 


DISEÑO ELÁSTICO.

1. PLANOS DE DISEÑO Y PLANOS DE TALLER.

1.1 Planos de Diseño.

Estos han de contener el diseño completo con medidas, secciones y localización relativa de los diversos miembros. Se acotarán los niveles de piso, centros de columnas y proyecciones.

Han de dibujarse a una escala suficientemente grande para mostrar en forma adecuada la información. En ellos se indicará el tipo o tipos de construcción según su destino, y contendrán además los datos de las cargas supuestas, de las fuerzas cortantes, momentos y fuerzas axiales que han de ser resistidos por todos los miembros y conexiones; asimismo, contendrán todos los datos requeridos para la preparación adecuada de los planos de taller.

En el caso de juntas ensambladas con tornillos de alta resistencia, requeridos para resistir esfuerzos cortantes entre las partes unidas, los planos deben precisar el tipo de conexión: de fricción o de aplastamiento.
Cuando se requiera que las armaduras y vigas tengan contra flecha, se indicará en los planos de diseño.

1.2 Planos de Taller.

Antes de iniciar propiamente la fabricación de la estructura, deberán prepararse los planos de taller. Éstos deberán contener la información completa para la fabricación de los elementos de la estructura, incluyendo localización, tipo y tamaño de todos los remaches, tornillos y soldaduras. Se hará la distinción entre sujetadores y soldaduras de taller y de campo. Se elaborarán de acuerdo con las más modernas prácticas y se tendrá en cuenta la rapidez y economía en la fabricación y en el montaje.

1.3 Indicaciones para las soldaduras.

Se indicarán en los planos de diseño y de taller las juntas, o grupos de juntas, en las que la secuencia y técnica de aplicación de la soldadura requieran de especial atención para minimizar las soldaduras con restricción a la deformación y para evitar las

distorsiones excesivas. Las longitudes de soldadura indicadas en los planos de diseño y de taller serán las longitudes efectivas.

1.4 Símbolos Normalizados.

Los símbolos de soldadura empleados en los planos de diseño y de taller, de preferencia serán los de la Sociedad Americana de Soldadura (AWS). Podrán emplearse otros símbolos adecuados siempre y cuando se expliquen en forma completa en los planos de diseño o de taller.

2. TIPOS DE CONSTRUCCIÓN.

Se permiten tres tipos básicos de construcción, con sus consideraciones de diseño correspondientes, bajo las condiciones que abajo se enumeran. Cada tipo determinará específicamente el tamaño de los miembros, el tipo y la capacidad de sus conexiones.

TIPO 1: Designado comúnmente como “marco rígido”, supone que las juntas entre vigas y columnas son lo suficientemente rígidas como para mantener prácticamente sin cambio los ángulos originales entre los miembros que se intersectan.

TIPO 2: Designado comúnmente como “estructuración simple” (extremos simplemente apoyados, sin empotramiento). Supone que, en cuanto a cargas gravitacionales se refiere, los extremos de las vigas están unidos sólo para resistir fuerza cortante y están libres para girar.

TIPO 3: Designado comúnmente como “marco semirrígido” (extremos parcialmente empotrados). Supone en las conexiones de las vigas una capacidad conocida y confiable de momento, intermedia entre la rigidez del TIPO 1 y la flexibilidad del TIPO 2.

El diseño de todas las conexiones estará acorde con las consideraciones relativas al tipo de construcción indicado en los

planos de diseño.

La construcción TIPO 1 está incondicionalmente permitida dentro de estas especificaciones. Se aceptan dos métodos de diseño. Dentro de las limitaciones formuladas en los alcances del Diseño Plástico, los miembros de marcos rígidos o las porciones continuas de marcos se diseñarán de acuerdo con sus resistencias máximas predecibles, para soportar las cargas de diseño especificadas multiplicadas por los factores de carga recomendados. Alternativamente, la construcción TIPO 1 se diseñará dentro de las limitaciones de los Esfuerzos Permisibles, para resistir los esfuerzos producidos por las cargas de diseño especificadas, suponiendo la distribución de momentos de acuerdo con la teoría elástica.

La construcción TIPO 2 está permitida dentro de estas especificaciones, sujeta a las estipulaciones del siguiente párrafo, cuando sean aplicables:

En edificios cuya construcción es el TIPO 2 (por ejemplo, conexiones entre vigas y columnas que no sean para resistir cargas de viento, supuestas como flexibles bajo cargas gravitacionales) los momentos debidos a cargas de viento podrán ser distribuidos entre las conexiones seleccionadas del marco, siempre que:

Las conexiones y los miembros conectados tengan la capacidad adecuada para resistir los momentos debidos a las cargas de viento.
Las vigas sean capaces de soportar el total de las cargas gravitacionales, como vigas simplemente apoyadas.
Las juntas tengan una capacidad adecuada de rotación inelástica, capaz de evitar los esfuerzos excesivos en los sujetadores o en las soldaduras bajo la combinación de

cargas gravitacionales y de viento.

La construcción TIPO 3 (semirrígida) sólo se permitirá si se comprueba que las conexiones que se utilizarán son capaces de suministrar, como mínimo, una proporción predecible de la restricción total del extremo. El diseño de los miembros principales, unidos por estas conexiones, se basará en una restricción no mayor que este mínimo.

Las construcciones de los TIPOS 2 y 3 pueden requerir algunas deformaciones inelásticas pero auto limitadas, de ciertas partes de la estructura metálica.

3. CARGAS Y FUERZAS.

3.1 Carga Muerta.

La carga muerta estimada en el diseño consistirá del peso del acero utilizado y de todo el material unido y soportado permanentemente por él.

3.2 Carga Viva.

La carga viva, incluyendo la carga de nieve si la hay, será especificada en el código que sirve de base al diseño de la estructura, o la requerida por las condiciones del caso. Las cargas de nieve se aplicarán en el área completa del techo o en una porción del mismo y para el diseño se tendrán en cuenta las posiciones probables de carga que produzcan los más altos esfuerzos en los miembros soportantes.

3.3 Impacto.

En estructuras con cargas vivas que producen impacto, las cargas vivas supuestas deberán incrementarse suficientemente para prever este efecto. De no estipularse otra cosa, el incremento será:

Para soportes de elevadores 100%
Para soportes de maquinaria ligera impulsada por motores
eléctricos, no menos del 20%
Para soportes de maquinaria con movimiento alternativo
o impulsada por motores de combustión, no menos del

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