Capítulo 1: Introducción Al Diseño Estructural En Acero.

INTRODUCCION AL DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO

1-1 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

Una persona que viaja por Estados Unidos podría concluir que el acero es el material estructural perfecto; vería un sinfín de puentes, edificios, torres y otras estructuras de acero. Después de ver todas estas estructuras de acero, se sorprendería al saber que el acero no se fabrico económicamente en los Estados Unidos sino hasta finales del siglo X1X y que las primeras vigas de patín ancho no se laminaron sino hasta 1908.

La supuesta perfección de este metal, tal vez el mas versátil de todos los materiales estructurales, parece mas razonable cuando se considera su gran resistencia, poco peso, facilidad de fabricación y otras propiedades convenientes. Estas y Otras ventajas del acero estructural se analizaran en detalle en los siguientes párrafos.

Alta Resistencia

La alta resistencia del acero apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.

Elasticidad

El acero se acerca mas en su comportamiento alas hipótesis de diseño que la mayoría de los materiales, gracias a que sigue la ley Hooke hasta esfuerzos bastante altos. Los momentos de inercia de una estructura pueden calcularse exactamente, en tanto que los valores obtenidos para una estrcutura de concreto reforzado son relativamente imprecisos.

Durabilidad

Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Investigaciones realizadas en los aceros modernos, indican que bajo ciertas condicionesn no se requiere ningún manetimiento a base de pintura.

DUCTILIDAD

La ductibilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. Cuando se prueba a tensión un acero con bajo contenido de carbono, ocurre una reducción considerable de la sección transversal y un gran alargamiento en el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material que no tenga esta propiedad probablemente será duro y frágil y se romperá al someterlo a un golpe repentino.

En miembros estructurales sometidos a cargas normales se desarrollan alatas concentraciones de esfuerzos en varios puntos. La naturaleza ductil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente en esos puntos, evitándose asi fallas prematuras.

Una ventaja adicional de las estructuras ductiles es que, al sobrecargarlas, sus grandes deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla.

Tenacidad

Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductibilidad. Un miembro de acero cargado hasta que se presentan grandes deformaciones será aun capaz de resistir grandes fuerzas. Esta es una característica muy importante por que implica que los miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su fabricación y montaje, sin fracturarse, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y taladrarlos sin daño apartente. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.

Ampliaciones De Estructuras Existentes

Las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se puedes añadir nuevas crujías e incluso alas enteras a estrcuturas 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, (c) rapidez de montaje, (d) gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaños y formas como se describe en la sección 1-4, (e) resistencia a la fatiga, (f) reuso posible después de desmontaer una estructura y (g) posibilidad de venderlo como chatarra aunque no pueda utilizarse en suforma presente.

Desventajas Del Acero Como Material Estructural

En general, el acero tiene las siguientes desventajas.

Costo de mantenimiento.

La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al

...