Introducción al Diseño de Estructuras Metálicas

1. Autora: MSc. Violeta Salgado Fernández. Profesora Auxiliar.
Holguín 2024
Título: Introducción a la Asignatura de Diseño de Estructuras
Metálicas
CONFERENCIA 1
TEMA 1: Introducción al diseño estructural en acero

2. CONFERENCIA 1: INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA
SUMARIO:
1.1 Ventajas y desventajas del acero como material estructural
1.2 Perfiles de acero
1.3 Perfiles de láminas delgadas de acero dobladas en frio
1.4 Relaciones esfuerzo-deformación del acero estructural
1.5 Acero estructural moderno
1.6 Uso del acero de alta resistencia
1.7 Responsabilidades del ingeniero estructural
1.8 Diseño económico de miembros de acero
1.9 Fallas en estructuras
BIBLIOGRAFÍA
Jack C. McCormac (2008) Diseño de estruturas de acero metodo LRFD, parte
I. Editorial Felix Varela, la Habana Cuba. Pag 1-34.

3. 1.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
VENTAJAS DESVENTAJAS
Fatiga
Susceptibilidad al
pandeo
Costo de la protección
contra el fuego
Costo del
mantenimiento
Ductilidad
Durabilidad
Elasticidad
Uniformidad
PROPIEDADES DIVERSAS:
1. Gran facilidad para unir diversos miembros por
medio de varios tipos de conexiones como son la
soldadura, los tornillos y los remaches
2. Posibilidad de prefabricar los miembros
3. Rapidez en el montaje
4. Gran capacidad para laminarse en una gran
cantidad de tamaños y formas como se describe
en la sección
5. Resistencia a la fatiga
6. Reusó posible después de desmontar una
estructura
7. Posibilidad de venderlo como chatarra, aunque no
pueda utilizarse en su forma existente. El acero es
el material reutilizable por excelencia

4. 1.2 PERFILES DE ACERO
Los primeros perfiles estructurales hechos en Estados Unidos
1819
ÁNGULOS DE HIERROS LAMINADOS
LAS VIGAS I DE ACERO LAMINARON
1884
Edificio de la Home Isurance Company de Chicago
Se le otorga el merito de inventar el primer
rascacielos a William LeBaron Jenny
1890 en Chicago
La torre Eiffel, de 985 pie de altura y
construida con hierro forjado
1889
Uso de elevadores para pasajeros operados
mecánicamente
Segundo edificio de la Rand-McNally

5. 1.3 PERFILES DE LÁMINAS DELGADAS DE ACERO DOBLADAS EN FRIO
Se fabrican doblando laminas delgadas de acero de bajo carbono
o baja aleación en prácticamente cualquier sección transversal
deseada
Suelen usarse en algunos tipos de tableros, techos, pisos y muros
VARÍAN EN ESPESORES ENTRE 0.1PULG Y 025
EL TRABAJO EN FRIO REDUCE LA DUCTILIDAD, TAMBIÉN
INCREMENTA EN ALGUNA MEDIDA LA RESISTENCIA

6. 1.4 RELACIONES ESFUERZO-DEFORMACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL
Define el comportamiento del acero, obtenido
al ensayar una probeta de acero a tensión

7. 1.5 ACERO ESTRUCTURAL MODERNO
Entre los factores adicionales que pueden conducir al
uso de los aceros de alta resistencia se encuentran los
siguientes
1. Alta resistencia a la corrosión
2. Posible ahorro en los costos de montaje,
transporte y cimentaciones debido al menor
peso
3. Uso de vigas de menos peralte, que permite
reducir el espesor de los pisos
4. Posibles ahorros en la protección contra el fuego
porque pueden usarse elementos más
pequeños
Primera consideración que toman en cuenta muchos ingenieros al escoger un tipo de acero es el costo directo de
los miembros
PESO, DIMENSIONES, DEFLEXIONES, MANTENIMIENTO Y FABRICACIÓN
COSTO DIRECTO DE LOS MIEMBROS
Por lo que debe limitarse a considerar el caso particular en estudio
Las propiedades del acero pueden cambiarse en gran medida
variando las cantidades presentes de carbono y añadiendo
otros elementos como silicio, níquel, manganeso y cobre
Los aceros estructurales se agrupan generalmente
según varias clasificaciones principales de la ASTM:
 Los aceros de propósitos generales A36
 Los aceros estructurales de carbono A529.
 Los aceros estructurales de alta resistencia y baja
aleación A572.
 Los aceros estructurales de alta resistencia, baja
aleación y resistencia a la corrosión atmosférica /A242
y A588)
 La placa de acero templada y revestida (A514 y A852).
1.6 USO DEL ACERO DE ALTA RESISTENCIA

8. 1.7 RESPONSABILIDADES DEL INGENIERO ESTRUCTURAL
El diseñador estructural distribuye y dimensiona la estructura y las partes de estas:
Sus funciones son:
El trazo general de la estructura
El estudio de las formas estructurales posibles
La consideración de las condiciones de carga
El análisis de esfuerzo y deflexión
El diseño de los elementos y la preparación de los planos
LA PALABRA DISEÑO SE REFIERE AL DIMENSIONAMIENTO DE LAS PARTES DE UNA ESTRUCTURA
DESPUÉS DE QUE SE HAN CALCULADO LAS FUERZAS
SEGURIDAD – COSTO- FACTIBILIDAD

9. 1.8 DISEÑO ECONÓMICO DE MIEMBROS DE ACERO
EL DISEÑO DE UN MIEMBRO ESTRUCTURAL DE ACERO IMPLICA
Mucho más que el cálculo de las propiedades requeridas para resistir las cargas y la selección del perfil más ligero
que tenga tales propiedades
• Necesita seleccionar las dimensiones en que se fabrican los perfiles
laminados
EL PROYECTISTA
• Una estructura diseñada según el criterio de la sección más ligera
consistirá en un gran número de perfiles de formas y tamaños diferentes
EN CIERTOS CASOS
• Son aproximadamente los mismos para miembros ligeros o pesados
LOS COSTOS DE MONTAJE Y FABRICACIÓN
• Para los pisos de edificios son la de mayor peralte
LAS VIGAS ESCOGIDAS
• Deben pintarse solo si lo requiere la especificación aplicable
LOS MIEMBROS DE ACERO ESTRUCTURAL
Puede ser un error suponer que el perfil más ligero es más barato

10. 1.9 FALLAS EN ESTRUCTURAS
“Un hombre sabio aprende más de los fracasos que de
los triunfos” Benjamin Franklin
Una falla frecuente se debe a que después de diseñar
cuidadosamente los miembros de una estructura, se
seleccionan de forma arbitraria conexiones que pueden no
ser de suficiente tamaño
Las vigas soportan sobre muros tienen un apoyo o anclaje
insuficiente
Asentamientos en las cimentaciones causan un gran número
de fallas estructurales, probablemente más que cualquier
otro factor

11. Autora: MSc. Violeta Salgado Fernández. Profesora Auxiliar.
Holguín 2024
Título: Introducción a la Asignatura de Diseño de Estructuras
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CONFERENCIA 1
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