OBJETIVO:
El propósito fundamental
del diseño estructural es lograr que sea ECONOMICA Y
SEGURA, que cumpla con ciertos requisitos funcionales y estéticos.
Para alcanzar esta
meta, se debe de tener un conocimiento, lo mas completo posible de las propiedades de los materiales, del comportamiento
estructural y de la relación entre la distribución y de la función de una
estructura; debe tener también una apreciación
clara de los valores estéticos, con objeto de trabajar en armonía con la
función arquitectónica y contribuir así al desarrollo de las cualidades
funcionales y ambientales deseadas en una estructura.
CONSIDERACIONES
GENERALES
El acero es un material muy versátil y se utiliza
en una amplia gama de productos que sirven para muchas funciones en la
construcción de los edificios. El acero por si mismo no tiene forma,
básicamente se presenta como un material fundido o una masa blanda de hierro
dulce. La resistencia, dureza, resistencia a la corrosión y algunas otras
propiedades del acero pueden variar
considerablemente por los cambios en los procesos de producción. Literalmente,
se producen cientos de aceros diferentes, aunque se utilizan solo algunos
productos estándar en la mayoría de los elementos de las estructuras para
edificios. Ciertas propiedades como por ejemplo la densidad (peso
unitario), rigidez (modulo de elasticidad), dilatación o expansión térmica
y resistencia al fuego, tienden a permanecer constantes en todos los
aceros.
El acero que cumple los requerimientos de ASTM (American Society
for Testing and Materials), “Sociedad americana de ensayos y materiales”, norma
A36, por el grado de acero estructural comúnmente utilizado para producir
perfiles laminados para la construcción de edificios. Debe de tener una
resistencia mínima a la ruptura por tensión de 4078 a 5625 kg/cm² y un esfuerzo
de fluencia mínima de 2531 kg/cm². Se puede utilizar para la construcción ya
sea atornillada, soldada o remachada.
Las especificaciones que rigen el diseño de construcciones de acero en
México corresponden a las del AISC
(American Institute of Steel Construction) “Instituto americano de la
Construcción en Acero”
PERFILES
ESTRUCTURALES LAMINADOS
Los productos de acero
usados como vigas, columnas, y otros
miembros estructurales, se conocen como secciones o perfiles y sus
denominaciones se relacionan con las formas de sus secciones transversales. Los
perfiles de acero estructural utilizados con mas frecuencia en la construcción
de edificios son:
VIGAS I estándar
Estas vigas se
identifican con la letra “S”, la denominación S12 x 35 representan un perfil
estándar de 12 pulg. de peralte con un
peso de 35 lbs/pie
Vigas de patín ancho
Estos perfiles tienen patines mas anchos y almas mas esbeltas que las
vigas estándar. Estas secciones se identifican por el símbolo alfabético W,
seguido por el peralte nominal en pulg. y el peso en libras por pie. Así la
designación W 12 x 36 indica un perfil de patín ancho con un peralte nominal de
12 plg y un peso de 36 lbs/pie.
Canales estándar
Estos perfiles se
identifican con el símbolo alfabético”C”. La denominación C 10 x 20 indica un
canal estándar de 10 plgs de peralte y un peso de 20 lbs por pie.
Ángulos
Los ángulos se denominan mediante el símbolo alfabético “L”. Seguido de
las dimensiones de los lados y espesor. Así la designación L 4 x 4 x ½ indica un ángulo de lados iguales de 4 plg
cada uno y un espesor de ½ plg.
Tees estructurales
Una te estructural se hace cortando el alma de un perfil de patín ancho
o una viga I estándar. El corte normalmente
hecho a lo largo del alma, produce tees con peralte igual a la mitad del
peralte de la sección original. Las tees estructurales cortadas de perfiles W
se identifican con el símbolo WT, aquellas cortadas de perfiles I estándar, son
ST. La designación WT 6 x 53 indica una te estructural con un peralte de 6 plg
y un peso de 53 lbs por pie.
Placas
Las placas se hacen de diferentes medidas y están disponibles con todas
las especificaciones de acero estructural.
VENTAJAS DEL ACERO
ALTA RESISTENCIA.-
Por unidad de peso, significa que las cargas muertas será menores
Este hecho es
de gran importancia, en edificios elevados y en estructuras
cimentadas en condiciones precarias, lo anterior establece la ventaja de usar
acero en la cd de México.
UNIFORMIDAD.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente
con el tiempo, como sucede con el concreto
reforzado.
ELASTICIDAD.- El acero esta mas cerca de las hipótesis
de diseño que la mayoría de los materiales, por que sigue la Ley
de Hook hasta para esfuerzos relativamente
altos.
GEOMETRIA.- Las dimensiones, áreas, centroides,
momentos de Inercia, etc pueden ser calculados con precisión.
DURABILIDAD.- Las estructuras de acero con mantenimiento
adecuado duraran indefinidamente.
DUCTILIDAD.- La propiedad de un material que permite
soportar deformaciones generales, sin fallar se le conoce
como ductilidad. Un material que no tenga
esta propiedad es probablemente duro y quebradizo, vitreo.
En miembros
estructurales bajo cargas normales, se desarrollan concentraciones de esfuerzos en varios puntos, la naturaleza
dúctil del
acero le permite fluir localmente en dichos puntos, previniendo así en fallas
prematuras.
DESVENTAJAS DEL ACERO
COSTO DE MANTENIMIENTO.-
La
mayoría de los aceros se corroen, cuando están expuestos libremente al
aire y deben de recubrirse con pintura
anticorrosivo en forma periódica.
PROTECCION CONTRA INCENDIO.-
La
resistencia del acero se reduce notablemente a
las temperaturas que alcanza durante un incendio, de tal modo que
queda en riesgo la estabilidad de la estructura
o edificio.
SUCEPTIBILIDAD AL PANDEO.-
A
medida que los elementos sujetos a compresión,
son mas largos y delgados, mayor es el peligro
de pandeo.
