Diseño de acero

El diseño de estructuras de acero , o más específicamente, el diseño estructural de acero , es un área de la ingeniería estructural que se utiliza para diseñar estructuras de acero. Estas estructuras incluyen escuelas , viviendas , puentes , centros comerciales , edificios altos , almacenes , aeronaves , barcos y estadios . El diseño y uso de marcos de acero se emplean comúnmente en el diseño de estructuras de acero. Las estructuras más avanzadas incluyen placas y láminas de acero .

En ingeniería estructural, una estructura es un cuerpo o combinación de piezas de cuerpos rígidos en el espacio que forman un sistema adecuado para soportar cargas y resistir momentos . Los efectos de las cargas y los momentos sobre las estructuras se determinan mediante análisis estructural . Una estructura de acero se compone de elementos estructurales hechos de acero , generalmente con perfiles de sección transversal estándar y estándares de composición química y propiedades mecánicas. La altura de las vigas de acero utilizadas en la construcción de puentes generalmente está determinada por el momento máximo, y la sección transversal se verifica para la resistencia al corte cerca de los apoyos y el pandeo lateral-torsional (determinando la distancia entre los elementos transversales que conectan vigas adyacentes). Los elementos de columna de acero deben verificarse para evitar el pandeo una vez que se cumplen los requisitos axiales y de momento.

Actualmente existen dos métodos comunes de diseño de acero: El primero es el método de Diseño de Resistencia Admisible (ASD). El segundo es el método de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD). Ambos utilizan un enfoque de diseño de resistencia o nivel último. ^{[ 1 ]}

Ecuaciones de combinación de cargas

Diseño de resistencia admisible

Para ASD, la resistencia requerida, R _a , se determina a partir de las siguientes combinaciones de carga (de acuerdo con el AISC SCM, 13.ª ed.) y: ^{[ 2 ]}

D + F D + H + F + L + T D + H + F + (L _r o S o R) D + H + F + 0.75(L + T) + 0.75(L _r o S o R) D + H + F ± (0.6W o 0.7E) D + H + F + (0.75W o 0.7E) + 0.75L + 0.75(L _r o S o R) 0.6D + 0.6W 0.6D ± 0.7E

dónde:

D = carga muerta,
D _i = peso del hielo,
E = carga sísmica,
F = carga debida a fluidos con presiones bien definidas y alturas máximas,
F _a = carga de inundación,
H = carga debida a la presión lateral del terreno, presión del agua subterránea o presión de los materiales a granel,
L = carga viva debida a la ocupación,
L _r = carga viva del techo,
S = carga de nieve,
R = carga nominal debida al agua de lluvia o hielo inicial, excluyendo la contribución del encharcamiento,
T = carga de autotensión,
W = carga de viento,
W _i = viento sobre hielo..

Existen disposiciones especiales para la contabilidad de cargas de inundación y cargas atmosféricas, es decir, D _i y W _i.

Cabe señalar que el diseño por resistencia admisible NO es equivalente al diseño por esfuerzos admisibles, según lo estipulado en la 9.ª edición del AISC. El diseño por resistencia admisible sigue utilizando un enfoque de diseño basado en la resistencia o el nivel último.

Diseño basado en factores de carga y resistencia

Para LRFD, la resistencia requerida, R _u , se determina a partir de las siguientes combinaciones de carga factorizadas:

1.4(D + F) 1.2(D + F + T) + 1.6(L + H) + 0.5(L _r o S o R) 1.2D + 1.6(L _r o S o R) + (L o 0.8W) 1.2D + 1.0W + L + 0.5(L _r o S o R) 1.2D ± 1.0E + L + 0.2S + 0.9D + 1.6W + 1.6H 0.9D + 1.6 H ± (1.6W o 1.0E)

donde las letras para las cargas son las mismas que para ASD.

Manual de construcción de acero de AISC

El Instituto Americano de Construcción de Acero ( AISC ), Inc. publica el Manual de Construcción de Acero (Manual de Construcción de Acero o SCM), que actualmente se encuentra en su 16.ª edición. Los ingenieros estructurales utilizan este manual para analizar y diseñar diversas estructuras de acero. Algunos de los capítulos del libro son los siguientes:

Dimensiones y propiedades de los distintos tipos de perfiles de acero disponibles en el mercado (W, S, C, WT, HSS, etc.).
Consideraciones generales de diseño
Diseño de elementos sometidos a flexión
Diseño de elementos a compresión
Diseño de elementos de tensión
Diseño de elementos sometidos a cargas combinadas
Consideraciones de diseño para pernos
Consideraciones de diseño para soldaduras
Diseño de elementos de conexión
Diseño de conexiones de corte simples
Diseño de conexiones de momento flexional
Diseño de conexiones de momento totalmente restringidas (FR)
Diseño de conexiones de arriostramiento y conexiones de cerchas
Diseño de placas de apoyo para vigas, placas base para columnas, varillas de anclaje y empalmes de columnas.
Diseño de conexiones de suspensión, placas de soporte y conexiones entre grúa y riel.
Nomenclatura general
Especificaciones y comentarios para edificios de acero estructural
Especificación y comentarios de RCSC para uniones estructurales que utilizan pernos de alta resistencia.
Código de buenas prácticas y comentarios para edificios y puentes de acero estructural
Datos diversos e información matemática

Manual CISC de construcción de acero

El Instituto Canadiense de Construcción de Acero ( CISC) publica el "Manual de Construcción de Acero del CISC". El CISC es una organización industrial nacional que representa a las industrias de acero estructural, vigas de acero de alma abierta y fabricación de chapas de acero en Canadá. Cumple la misma función que el manual del AISC, pero se ajusta a las normas canadienses.

Véase también

Acero estructural

Referencias

↑ Manual de Construcción de Acero (13.ª ed.). Instituto Americano de Construcción de Acero . 2006. ISBN 1-56424-055-X.
↑ "AdBooks.MCnames:RMEH.qxd" (PDF) . shop.iccsafe.org . Consultado el 15-12-2024 .