FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

CAPÍTULO 1

FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

EL ACERO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

CLASIFICACIÓN DEL ACERO.

PERFILES DE ACERO

DEFINICIONES

MÉTODOS DE DISEÑO

CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA

MÉTODOS DE FABRICACIÓN

MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

REQUISITOS DE SERVICIO Y MANTENIMIENTO.

C A P ÍT U LO 1

F U N D A M E N TO S D E L D IS E Ñ O D E

E S T R U C T U R A S D E A C E R O

En el presente capítulo se mostrarán las características principales del acero como material de construcción, los diversos tipos de acero que se consiguen en Peru, los perfiles que se producen y sus principales parámetros de diseño según aparecen en las tablas publicadas por los fabricantes y/o por el American Institute Steel Construction, organismo estadounidense líder en la reglamentación de este tipo de estructuras. Se definirán términos importantes que se emplean comúnmente en el mundo de las estructuras metálicas. Finalmente se presentarán los fundamentos del método de diseño con coeficientes de carga y resistencia (LRFD por sus siglas en Inglés, Diseño en acero por factores de carga y resistencia.

EL ACERO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.

Acero es el nombre que se le da al producto de la combinación de hierro y carbono, cuyo comportamiento depende en gran manera de la cantidad precisa en que se halle este último elemento (entre 0.1 y 2 %) y la eventual presencia de otros como manganeso, fósforo, azufre, silicio, vanadio y cromo.

En nuestro país las empresas: SIDER PERU – GERDAU Y ACEROS AREQUIPA son las empresas que producen aceros estructurales de los más importantes tipos, entre los que se destacan los siguientes: ASTM A-36, AISI 1045, AISI 1060, ASTM A-572 GRADO 50, ASTM A-242 GRADO 50.

En la tabla 1.1 se presentan algunas de las principales propiedades de los aceros más usados en estructuras civiles.

El punto de fluencia y la resistencia a la tracción son dos propiedades que se usan frecuentemente en los procesos de cálculo. En la figura 1.1 se ilustra la curva esfuerzo-deformación típica de un acero.

Como se puede apreciar en ella, cuando se alcanza el punto de fluencia el material puede alcanzar grandes deformaciones y aún mantenerse tensando antes de entrar en la zona de endurecimiento por deformación y posteriormente llegar a la rotura.

Esta característica tiene una gran importancia en el comportamiento estructural de los elementos de acero, en razón de que normalmente no todas las fibras de una sección serán sometidas simultáneamente al mismo esfuerzo; las fibras sometidas a mayores niveles de esfuerzo podrán llegar al punto de fluencia, deformarse y como resultado otras fibras se verán sometidas a un incremento en los esfuerzos sin que las primeras hayan llegado al punto de rotura.

Taba 1.1: propiedades de aceros empleados en estructuras civiles

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Para que el lector pueda visualizar claramente lo anterior se explicaran a continuación dos casos en los que el comportamiento elasto- plastico del

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