El Proceso Del Diseño Estructural

DISEO ESTRUCTURAL I
El proceso de diseo
estructural
MIE Ing. Luis Hernn Guillen
Proceso de diseo estructural
Configuracin preliminar de la
estructura o estructuracin:
Se determina la tipologa estructural de

forma global, elementos constitutivos,
seleccin de los materiales que componen
los elementos y sus dimensiones
preliminares, eleccin del esquema
estructural (este aspecto es la ltima etapa
del diseo arquitectnico y primera del
estructural).
Anlisis estructural: Donde se determinan todas las

solicitaciones para realizar el diseo. Y puede subdividirse en:
Definicin del esquema de anlisis: es la modelacin geomtrica y de los

materiales de la estructura, con el fin de tener un modelo fsico al cual se le
pueda aplicar las herramientas de clculo que poseemos (mtodos de
anlisis). Este es el paso ms importante en un proceso de anlisis
estructural
Determinacin de los esquemas de carga: Otro paso muy importante, a el

est vinculado la determinacin de todas las cargas posibles y en
posibilidades ms crticas tanto para la etapa ltima como de servicio y
teniendo en cuenta el diseo de cada elemento de la estructura.
Determinacin de las solicitaciones para el diseo: A partir de los esquemas

de carga se obtiene los grficos de solicitaciones (momentos flectores,
torsores, carga axial, cortante, etc.) para posteriormente combinar y disear
los elementos. En la actualidad este proceso, gracias a la computacin, es
completamente automatizado.
Diseo estructural: se incluyen todas las actividades que lleven hasta el completo
diseo del elemento, estas son:
Mayoracin de las solicitaciones y combinacin de carga: en este paso,

extremadamente importante para el diseo, se mayoran las solicitaciones provocadas por
las cargas y se combinan los efectos buscando las solicitaciones crticas para el diseo de
los elementos. No puede ser un paso mecnico, para esto hay que aplicar la lgica
ingenieril y estamos en contra de normar este proceso como hacen algunos cdigos (mas
adelante completaremos esta idea).
Evaluacin de soluciones preliminares: Para comenzar el diseo de los elementos
se pueden proponer varias variantes de diseo, se evalan y se sacan las ms racionales
(en un proceso de diseo ptimo de estructuras esto se realiza de otro modo,
comenzando desde la misma etapa de eleccin del sistema estructural o en el anlisis).
Diseo detallado: una vez seleccionada la opcin ms conveniente, se procede al
diseo detallado; comprobacin del predimensionamiento de la seccin, deformacin de
los aceros resistentes, chequeos de deflexiones y grietas, despiezo de barras, etc.
Transferencia de los resultados del diseo: No es ms que el dibujo detallado de los
planos de los elementos con toda la informacin posible para los usuarios y los
constructores (recurdese que se construye con los planos y la memoria descriptiva del
proyecto, el constructor no posee los clculos estructurales del proyectista).
Diseo Estructural
MODELODE
LASCARGAS
PROBLEMA
REAL
MODELO
DEL
MATERIAL
MODELODELA
ESTRUCTURA
METODOS
DEDISEO
Y
SEGURIDAD
SOLUCION
DELMODELO
DEL
PEROBLEMA
REAL
Las Cargas
Carga muerta (CD): Lo constituyen todos los elementos que conforman la

estructura y generan el peso propio de la misma.
Carga viva (CL): Las acciones que se van originar sobre las estructura, ligadas
fundamentalmente al objetivo y funcin para el cual est destinada la estructura.
Este tipo de carga es muy variable en funcin del tipo de carga y normativa.
Se pueden clasificar en CL de Larga Duracin y de Corta Duracin
Cargas de construccin: Son cargas temporales que se originan durante el

proceso de construccin de la obra.
Cargas Especiales (CW, CE): Entre ellas podemos encontrar las diferentes
cargas que pueden actuar sobre la estructura debido a fenmenos atmosfricos,
como lluvia, nieve, viento y Sismo, etc; estas ultimas las mas frecuentes y
peligrosas en nuestros pases de Centro Amrica y el Caribe.
Cargas de uso
Funcionalidad
Don Eduardo Torroja en su libro Razn y Ser de los Tipos Estructurales:

Las obras no se construyen para que resistan. Se construyen para
alguna otra finalidad o funcin que lleva, como consecuencia
esencial, el que la construccin mantenga su forma y condiciones a lo
largo del tiempo. Su resistencia es una condicin fundamental, pero
no es la finalidad nica, ni siquiera la finalidad primaria.
Por ltimo queremos dejar una idea muy clara: un buen proyecto es
aquel que cumple cabalmente los siguientes requisitos:
o
o
o
o
o
Requisitos de funcionalidad y arquitectnicos

Requisitos de resistencia (tanto para carga ltima como de servicio)
Requisitos tecnolgicos-constructivos
Requisitos de economa
Requisitos ecolgicos
Con otras palabras: Un buen proyecto es aquel que garantiza que

la obra sea bella, funcional, bien acoplada al entorno, que
soporte las cargas sin daos que acorten su vida til, fcilmente
construible, con gastos mnimos y sin daar el medio ambiente.
A veces un requisito se opone al otro la solucin debe ser de
compromiso ese es el arte de proyectar!
Anlisis de seguridad de la estructura

Comentemos brevemente cada uno de los mtodos:
Esfuerzos permisibles o teora elstica.
En el orden cronolgico fue el primer mtodo, su basamento es totalmente
fundamentado en la Resistencia de Materiales clsica. Se hace bajo el criterio de que
existe una ley lineal entre las deformaciones y los esfuerzos, adems, se considera que
la combinacin de carga crtica va actuar sobre la estructura en condiciones de servicio,
es decir se considera la carga de trabajo. Toda la seguridad se logra con un factor de
minoracin de las resistencias, factor de valor muy alto que a la larga hace que se
desconozca el factor de seguridad global, esta es la principal deficiencia del mtodo, de
manera tal que una estructura se diseaba, pero no se saba cuanta ms carga poda
soportar. El enfoque general se puede enunciar como:
S SRes./ K
S = Solicitacin de servicio (cargas de trabajo)
SRes. = Solicitacin resistente
K = Coeficiente de minoracin de las resistencias. Por ejemplo para el concreto
armado se tomaba para el acero K S = 2 y para el concreto KC = 2 - 3 en dependencia
del estado de solicitacin.
Esfuerzos de rotura o capacidad ltima(tambin llamado diseo por resistencia)

Teniendo en cuenta las deficiencias que tena el mtodo de esfuerzos permisibles
los investigadores se fueron a buscar un mtodo que estuviera acorde con las
experimentaciones hechas. Enfocaron entonces el problema en llevar el material
hasta la rotura bajo un rgimen de carga mxima o ltima. Entonces el enfoque
general se puede resumir en:
SU SRes
SU = Solicitacin mayorada, por ejemplo en los primeros Cdigos ACI se
planteaban coeficientes de mayoracin de: U = 1.2 D + 2.4 L
La principal desventaja de este mtodo es que la seguridad de la estructura slo
queda definida por el factor de carga. Adems de no analizar los efectos bajo
carga de servicio de aspectos tan importantes como la figuracin y la deflexin,
que se consideraban cumplidos por el grado alto de sobrediseo.
Estados lmites(diseo por factor de carga y resistencia)

En mtodo que ms se usa en la actualidad (desde los aos 60 en algunos pases) es el de los
Estados Lmites, tanto en acero, concreto armado, madera, incluso en cimentaciones. Este mtodo
estudia la seccin en su condicin de agotamiento resistente (rotura), al igual que el mtodo de
capacidad ltima, pero adems considera, adicionalmente, los posibles daos sobre la estructura
provocados por estados de carga de servicio que la pueden inutilizar como los casos de:
deformacin y figuracin. Tambin cambia el enfoque de la seguridad introducindose factores de
carga y factores de reduccin de la capacidad resistente de la seccin.
Este es un enfoque ms completo de la seguridad y ms acorde con el verdadero comportamiento
de la seccin y los materiales. Se enfoca de forma general por la conocida expresin de:
SU S n
SU = Solicitacin ltima mayorada por un factor de carga
Sn = Solicitacin resistente nominal
= Factor de reduccin de la capacidad resistente.
Hay que destacar que para evaluar la resistencia nominal se aplican los conceptos estadsticos y
en parte para la carga tambin, hasta cierto sentido.
Disposiciones de Seguridad
del Cdigo ACI-318-02
Cdigos o normas de construccin

Cargas de diseo, esfuerzos permisibles, hiptesis de diseo,
requerimientos para materiales
AASHTO (American Association of State Highway and

Trasportation: Diseo de puentes y carreteras
AREMA (American Railway Engineering and Maintenance of Way
Association): Manual de ingenieria ferroviaria.
ACI 318 (American concrete institute) : Analisis y diseno de
estructuras de concreto.
AISC (American Institute of Steel Construction): Analisis y diseo de
estructuras de acero.
AFPA (American Forest and Paper Asociation): Analisis y diseo de
estructuras de madera.
Reglamentos de construccin
Requerimientos arquitectnicos, estructurales, mecnicos y
elctricos, condiciones locales de construccin.
Standard Minimum Desing Loads for Buildings and Other

Structures (ASCE): cargas de diseo mnimo estndar para
edificios y otras estructuras.
IBC (International Building Code): Reglamento Internacional de
Construccin.
Seleccin de un factor de seguridad adecuado
->Variaciones que puedan ocurrir en las propiedades del elemento

bajo consideracin
->Nmero de cargas que pueden presentarse durante la vida til de
la estructura.
->Tipos de cargas que se han planeado para el diseo o que
puedan ocurrir en el futuro.
->Tipo de falla que pueda ocurrir
->Incertidumbre debida a los mtodos de anlisis
->Deterioro que pueda ocurrir en el futuro por mantenimiento
inadecuado
->Importancia de un elemento dado a la integridad de la estructura.
EL DISEO ESTRUCTURAL ES EL ARTE DE USAR

MATERIALES QUE EN REALIDAD NO CONOCEMOS PARA
FORMAR ESTRUCTURAS QUE EN REALIDAD NO PODEMOS
ANALIZAR, DE MANERA QUE RESISTAN CARGAS QUE EN
REALIDAD NO PODEMOS EVALUAR, TODO ESTO EN MODO
TAL QUE EL PUBLICO NO SE DE CUENTA DE NUESTRA
IGNORANCIA.

El Proceso Del Diseño Estructural

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

El Proceso Del Diseño Estructural

Cargado por

Información del documento

Descripción original:

Título original

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

El Proceso Del Diseño Estructural

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

DISEO ESTRUCTURAL I

MIE Ing. Luis Hernn Guillen

Proceso de diseo estructural

Se determina la tipologa estructural de

Anlisis estructural: Donde se determinan todas las

Definicin del esquema de anlisis: es la modelacin geomtrica y de los

Determinacin de los esquemas de carga: Otro paso muy importante, a el

Determinacin de las solicitaciones para el diseo: A partir de los esquemas

Mayoracin de las solicitaciones y combinacin de carga: en este paso,

Carga muerta (CD): Lo constituyen todos los elementos que conforman la

Cargas de construccin: Son cargas temporales que se originan durante el

Don Eduardo Torroja en su libro Razn y Ser de los Tipos Estructurales:

Requisitos de funcionalidad y arquitectnicos

Con otras palabras: Un buen proyecto es aquel que garantiza que

Anlisis de seguridad de la estructura

Esfuerzos de rotura o capacidad ltima(tambin llamado diseo por resistencia)

Estados lmites(diseo por factor de carga y resistencia)

Cdigos o normas de construccin

AASHTO (American Association of State Highway and

Standard Minimum Desing Loads for Buildings and Other

Seleccin de un factor de seguridad adecuado

->Variaciones que puedan ocurrir en las propiedades del elemento

EL DISEO ESTRUCTURAL ES EL ARTE DE USAR

También podría gustarte