El documento describe los fundamentos del diseño estructural. Explica que el diseño estructural se basa en las propiedades de los materiales y su capacidad para resistir fuerzas. Luego detalla los elementos que componen un diseño estructural como la estructuración, análisis, diseño, dibujo y memoria de cálculo. Finalmente, cubre temas como los principios del diseño, formas de falla, tipos de esfuerzos, factores de incertidumbre y tipos de análisis.

1. Proyecto de Estructura
FUNDAMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Extensión –Valencia
Escuela de Arquitectura
Autor:
Valentina Rivero

2. DISEÑO ESTRUCTURAL
El Diseño estructural es una de las áreas donde se desarrolla la Ingeniería Civil y se
realiza a partir de las potencialidades que un material puede ofrecer así como sus
características naturales que lo hacen especifico, su bajo costo y las propiedades
mecánicas que posee.
Objetivos y Elementos a considerar
El objetivo de un sistema estructural es equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las
solicitaciones sin colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones). La bondad del diseño depende
esencialmente del acierto que se haya tenido en componer un sistema estructural, o mecanismo resistente, que
resulte el más idóneo para resistir las acciones exteriores. Los aspectos arquitectónicos deben de estar englobados
dentro del diseño estructural para obtener un mejor rendimiento de la edificación.

3. ELEMENTOS QUE COMPONEN EL DISEÑO
ESTRUCTURAL
El diseño estructural consta de los siguientes elementos:
A. Estructuración Cuando se requiera, se hará una estructuración preliminar, proponiendo
ubicación y dimensiones de los elementos estructurales que permitan afinar un proyecto
arquitectónico.
B. Análisis Este se realizara con programas de computación que utilizan el método de las
rigideces, y nos proporcionan los desplazamientos y elementos mecánicos de los miembros de la
estructura.
C. Diseño En base a los elementos mecánicos del análisis, se proporcionan las dimensiones y
armados de los miembros de la estructura.
D. Dibujo Con los anteriores datos se dibujan los planos estructurales que se proporcionan en
C.D.
E. Memoria de Cálculo Se realiza memoria de cálculo descriptiva de la estructura mencionando
cargas muertas y vivas utilizadas, así como ejemplos de diseño.

4. MÉTODO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
Diseño por medio de modelos
Se recomienda en el diseño de elementos estructurales de forma muy compleja que no son
fáciles de analizar por medio de los modelos matemáticos usuales.
Métodos de los esfuerzos de trabajo o Teoría Elástica
Los elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de
servicio o de trabajo se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después
los esfuerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos
también basados en hipótesis elásticas.
Método de Resistencia
Los elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico-lineal. Las
secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de
trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores
de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado

5. MÉTODO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
Métodos basados en el análisis al límite
En este criterio se determinan los elementos mecánicos correspondientes a la resistencia de
colapso de la estructura (formación de suficientes articulaciones plásticas para llegar a la
falla total de la estructura). Se hace un análisis estructural plástico.
Métodos probabilísticos
Las solicitaciones que actúan sobre las estructuras, así como las resistencias de estas son
cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden calcularse por métodos
determinísticos como se supone en los criterios de diseño anteriores. Esto nos conduce a
pensar en métodos basados en la teoría de las probabilidades.

6. PRINCIPIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
• Seguridad
• Funcionalidad
• Economía
Una estructura se diseña para que no falle durante su vida útil. Se reconoce que una
estructura falla cuando deja de cumplir su función de manera adecuada. Las formas de falla
pueden ser: falla de servicio o falla por rotura o inestabilidad. La falla de servicio es cuando la
estructura sale de uso por deformaciones excesivas ya sean elásticas o permanentes. La
falla por rotura (resistencia) o inestabilidad se da cuando hay movimiento o separación entre
las partes de la estructura, ya sea por mal ensamblaje, malos apoyos o rompimiento del
material.

7. FUNDAMENTOS BÁSICOS
Formas de falla
– Por sobrecarga (resistencia insuficiente)
– Por deformación excesiva (rigidez insuficiente)
Tipos de esfuerzos
– Normal (axial)
– Tangencial (cortante)
Factores de incertidumbre (falta de precisión)
Tipos de análisis
– Elástico - Lineal
- Elastico - plástico
- No - lineal

8. FORMAS DE FALLA
• Por sobrecarga
La resistencia del material es insuficiente y se despedaza, desgarra, rasga o rompe (esfuerzos
permisibles de cada material).
Por deformación excesiva
La rigidez de la estructura es insuficiente y se deforma grandemente, tiene curvatura excesiva,
vibra intensamente o se pandea (módulo de elasticidad de cada material).

9. TIPO DE ESFUERZO
Existen dos tipos de esfuerzos fundamentales:
• Esfuerzo normal (axial): son esfuerzos paralelos al eje del elemento, pueden ser de
compresión o de tracción o de ambos en simultáneo (flexión).
• Esfuerzo tangencial (cortante): son esfuerzos perpendiculares al eje del elemento, que
tienden a desplazar una porción del elemento respecto del otro. Tangencial Axial.

10. FACTORES DE INCERTIDUMBRE
Corresponde al margen de error de cada diseño, su magnitud es proporcional a la cantidad
de desconocimiento implícito. El “factor de seguridad” (FS) es el valor numérico de este factor
de incertidumbre. Aplicado de maneras divergentes, conduce a dos términos diferentes:
– La expresión (1/FS)*Fy (donde: Fy = esfuerzo último o de fluencia):
Proporciona el esfuerzo permisible de trabajo
– La expresión FS*CT (donde: CT= Cargas de Trabajo):
Es el factor de carga, obteniéndose las cargas últimas (de falla o de colapso), que se utilizan
con los esfuerzos últimos (Fy)

11. TIPOS DE ANÁLISIS
• • “Analizar una estructura” significa encontrar los momentos y fuerzas inducidas por las
cargas.
• “Analizar un miembro” significa encontrar los esfuerzos en un plano particular
(generalmente perpendicular al eje centroidal).
• Las características del material se encuentran con ensayos bien sea de tracción o de
compresión axial o de carga de cortante, y se elaboran gráficos de esfuerzo-
deformación. Se encuentran entonces, tres tipos de análisis:
– Material elástico – lineal
– Material elástico – plástico perfecto
– Material no – lineal