Diseño de Estructuras en Acero: Tipos, Ventajas y Desventajas

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Diseño de Estructuras en Acero: Tipos, Ventajas y Desventajas

Los diseño de estructuras en acero; Cuando se trata de tipos de edificios, elegir de antemano el tipo más preparado para el futuro es la elección obvia.

Como tal, la estructura de acero es el tipo de edificio que está buscando y funciona mejor que cualquier otro tipo de estructura posible: hormigón, madera, etc.

El acero en sí es una aleación de dos tipos de materiales: carbono y hierro.

El acero también se puede infundir con propiedades especiales agregando una serie de materiales adicionales en pequeños porcentajes, ya sea azufre, cromo, níquel, fósforo, manganeso, etc.

Esto permite que se produzcan varias variedades diferentes de acero. Por ejemplo:

  • Agregar cobre permite mejores propiedades de resistencia a la corrosión del acero.
  • Se puede lograr una mayor resistencia a la fluencia y resistencia a la tracción agregando manganeso y carbono, aunque también hay dos inconvenientes: el resultado final es más difícil de soldar y tiene una ductilidad más baja (la capacidad del metal de estirarse sin fracturas).
  • Tanto la resistencia a la corrosión como la resistencia a altas temperaturas también se pueden aumentar agregando níquel y cromo.
  • La resistencia a la fatiga y la capacidad de soldar se pueden mejorar agregando azufre y fósforo a la mezcla.

Por su naturaleza, la estructura de acero es una estructura hecha de múltiples componentes conectados entre sí, y cada componente se crea a partir de acero estructural.

El acero estructural, por otro lado, es un material de construcción a base de acero fabricado en una forma y composición específicas para ajustarse a las especificaciones necesarias.

Hay una gran selección de diferentes secciones de acero que se pueden usar como partes de una estructura de acero, con diferentes formas, tamaños y más.

Algunas de las formas más comunes que se utilizan como materiales de estructura de acero son:

  • Ángulo: una sección transversal con forma de letra “L”
  • Hoja: una pieza delgada y plana de metal, generalmente de 6 mm de espesor o menos.
  • Placa: una variación más gruesa de una hoja, más gruesa que un cuarto de pulgada
  • HSS/SHS: sección estructural hueca, o sección hueca estructural, es una forma que incluye secciones circulares, rectangulares, elípticas y cuadradas.
  • Viga en I: una sección transversal con forma de letra “I”; un término amplio que incluye diferentes tipos de tipos de haces según el país:
    1. En Europa: una amplia variedad de secciones, como HL, IPE, HD, HE, etc.
    2. En los EE. UU.: secciones en H, formas en W, etc.
    3. En Gran Bretaña, principalmente UC y UB (columnas universales y vigas universales)
  • Canal estructural – secciones transversales C/vigas C
  • Varilla: una pieza de acero larga y relativamente delgada.
  • Forma de Z: media pestaña en diferentes direcciones, se parece mucho a la letra “Z” con su compostura.
  • T : una sección transversal con forma de letra “T”
  • Perfil de riel: una variación de la viga en I que es de naturaleza asimétrica, incluye al menos cuatro variaciones diferentes:
    1. Carril de vignoles
    2. Carril ranurado
    3. Ferrocarril
    4. Riel en T con brida

Si bien algunas de estas variaciones se fabrican soldando placas planas o dobladas, la mayoría de los ejemplos anteriores se crean con laminación en frío o en caliente , pasando material metálico a través de pares de rodillos para hacerlos menos gruesos.

Cuando se construye correctamente, se supone que esta estructura proporciona una anticoncepción totalmente rígida capaz de soportar pesos masivos.

Algunos de los tipos de edificios que utilizan estructuras de acero en este momento son puentes, torres, bastidores de tuberías, edificios de gran altura, edificios industriales, elementos de infraestructura y más.

 

Beneficios Y Desventajas

Como con cualquier otro tipo de edificio, las construcciones con estructura de acero tienen sus propios problemas y beneficios estéticos.

Empezando por lo positivo, las ventajas de las estructuras de acero son bastante numerosas:

  • Las estructuras de acero tienen todas las ventajas tanto de la producción en masa como de la prefabricación, con algunas excepciones;
  • El fortalecimiento de las estructuras de acero en cualquier momento en el futuro es una posibilidad, que trabaja hacia un ciclo de vida prolongado;
  • Ductilidad: una propiedad del acero para sufrir una deformación plástica antes de fallar por completo, lo que mejora la resistencia de reserva;
  • Gran resistencia a la fatiga.
  • La velocidad general de construcción cuando se utilizan estructuras de acero es impresionantemente alta, lo que permite disminuir los gastos que normalmente tendrá con trabajos de construcción prolongados.
  • El acero, en general, tiene una impresionante relación resistencia-peso, lo que hace que las estructuras sean relativamente livianas en comparación con la cantidad de peso que pueden soportar.
  • Se pueden predecir muchas propiedades del acero con una precisión relativamente alta, lo que facilita mucho el cálculo de los niveles de tensión potenciales y otros criterios importantes.

Por supuesto, no habría un mercado de opciones múltiples si una fuera perfecta para todo. Como tal, las estructuras de acero también tienen sus propias desventajas potenciales, tales como:

  • Las estructuras de acero ignífugas son una necesidad, ya que el calor intenso puede disminuir drásticamente la resistencia general del acero.
  • La corrosión también es un factor importante cuando se trata de acero, en general, y las estructuras de acero no están exentas de esta regla, especialmente cuando se trata de exponer tales estructuras al agua y al aire (puentes, principalmente), por lo que el mantenimiento regular y el tratamiento contra la corrosión son necesarios. necesario.
  • Las estructuras de acero suelen ser más caras que otros tipos de estructuras, lo que las convierte en una opción mucho menos atractiva para proyectos más pequeños con un presupuesto limitado.

 

Tipos De Estructuras De Acero En Forma De Edificios

Hay muchos ejemplos diferentes de estructuras de acero que hemos proporcionado anteriormente, y todos ellos se pueden dividir en cuatro tipos principales de estructuras.

Cada una de estas estructuras tiene su propio enfoque de construcción y solo funciona para tipos específicos de estructuras de acero.

Como tal, estos cuatro tipos de diseño de estructuras de acero son:

  • Marco del portal: El tipo más común de estructura de acero liviano, un pórtico es un tipo de estructura de acero muy popular que se basa solo en acero de sección, tuberías de acero y acero C/Z para soportar la fuerza de toda la estructura.

    A menudo se usa para muchos tipos de edificios diferentes, ya sean industriales, agrícolas, institucionales o comerciales, aunque el ejemplo más popular podría ser el hangar-almacén normal que es una ocurrencia común en muchos países diferentes de todo el mundo.

  • Rejilla de acero: En términos generales, una cuadrícula es una estructura espacial que se compone de múltiples varillas conectadas entre sí de una forma específica.

    Existen muchos tipos de cuadrículas y también muchos estándares diferentes para ellas.

    Son muy rígidos y ofrecen una gran resistencia sísmica, lo que los hace perfectos para hangares, salas de exposiciones, gimnasios, etc.

  • Marco de construcción de acero: Otro tipo de estructura popular que se usa principalmente para varios edificios de varios pisos es el marco de construcción de acero, que consta de columnas y vigas que forman estructuras capaces de resistir la presión vertical y horizontal.

    Una opción común para edificios de gran altura, oficinas comerciales, edificios de conferencias, etc.

  • Armazón de acero: La estructura de armadura está hecha de múltiples varillas que están articuladas en cada extremo de una varilla.

    Requiere menos acero que las estructuras de acero regulares, pesa menos y puede soportar más fuerza, razón por la cual a menudo se usa para puentes, techos, pasillos de torres, torres de televisión, plataformas petrolíferas, etc.

 

Diseño De Estructuras De Acero

Al igual que con cualquier estructura de tamaño moderado de cualquier material, se deben realizar muchos cálculos en la etapa de diseño para que el edificio en cuestión no se derrumbe por su propio peso.

Cuando se trata de estructuras de acero, existen dos enfoques principales para el diseño de estructuras de acero (a veces llamado filosofía de diseño):

  • Diseño de Factor de Carga y Resistencia (LRFD, también llamado Diseño de Estado Límite – LSD).
  • Diseño de resistencia admisible (ASD).

Desde el punto de vista del diseño, existen condiciones específicas que se pueden aplicar teóricamente a las estructuras de acero llamadas estados límite.

El estado límite representa un punto, después del cual un componente o una estructura de acero completa ya no es capaz de realizar el propósito para el que fue creado.

Hay muchos ejemplos diferentes de estados límite que pueden dañar la estructura de alguna manera, haciendo que no esté disponible para un uso futuro, y esto también debe tenerse en cuenta desde la fase de diseño, además del enfoque cosmético general del diseño de la estructura.

Algunos ejemplos de estados límite son fisuración, torsión, fatiga, cortante, flexión, pandeo, etc.

Para abordar todos estos problemas potenciales a la vez, existe un enfoque específico para el diseño de estructuras de acero que se ha implementado llamado LRFD: diseño de factor de carga y resistencia.

Es un método de ingeniería estructural que utiliza estados límite para analizar problemas potenciales y crear estructuras que tendrían muchas más probabilidades de sostener esos problemas durante mucho más tiempo que antes.

Este método tiene en cuenta tanto la resistencia como la variabilidad en la carga, logrando niveles bastante altos de seguridad para la mayoría de los estados límite.

Si el concepto de LRFD le parece demasiado complejo, existe una alternativa llamada ASD: diseño de tensión permisible.

Es un enfoque relativamente simple para la seguridad de los edificios y, en su mayoría, basa sus cálculos en un comportamiento elástico lineal del material en cuestión, en nuestro caso, el acero.

Se basa principalmente en la experiencia con el material e involucra solo dos grandes factores: la carga máxima potencial de una estructura y un factor de seguridad lineal.

Cuando se trata de una comparación directa entre ASD y LRFD cuando se trata del diseño de estructuras de acero, ASD sería el más simple pero menos preciso, mientras que LRFD sigue siendo más complejo, pero también más confiable en sus cálculos.

Además, LRFD tiene en cuenta muchos más factores al calcular su diseño, como diferentes valores para cargas vivas y muertas, que no se calculan de manera diferente cuando se trata de ASD.

 

Conclusión

Jarco es capaz de proporcionar muchos tipos diferentes de estructuras de acero, como vigas metálicas, grúas, puentes, construcciones de muelles, cargadores de barcos, rampas e incluso elementos de estructuras portante.

La experiencia de la empresa en el trabajo del acero es garantía de calidad y variabilidad.

Los servicios de Jarco son utilizados por clientes de todo el mundo, desde Alemania, Suecia y Bélgica hasta Japón, América del Norte y los Países Bajos, entre otros.

Jarco ofrece soporte durante todo el ciclo de vida del proyecto y personaliza la experiencia del cliente para todos y cada uno de sus clientes.

Por: Filipp Levada

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