F U N D A M E N TO S D E L D I S E Ñ O D E E S T R U C T U R
A S D E A C E R O
En el presente
capítulo se mostrarán las características principales del acero como material
de construcción, los diversos tipos de acero que se consiguen en Colombia, los
perfiles que se producen y sus principales parámetros de diseño según aparecen
en las tablas publicadas por los fabricantes y/o por el American Institute
Steel Construction, organismo estadounidense líder en la reglamentación de este
tipo de estructuras. Se definirán términos importantes que se emplean
comúnmente en el mundo de las estructuras metálicas. Finalmente se presentarán
los fundamentos del método de diseño con coeficientes de carga y resistencia
(LRFD por sus siglas en Inglés, Diseño en acero por factores de carga y
resistencia).
1 . 1 E L A C E R O C
O M O M A T E R I A L D E C O N S T R U C C I Ó N Acero es el nombre que se le
da al producto de la combinación de hierro y carbono, cuyo comportamiento
depende en gran manera de la cantidad precisa en que se halle este último
elemento (entre 0.1 y 2 %) y la eventual presencia de otros como manganeso,
fósforo, azufre, silicio, vanadio y cromo.
En la ciudad de
Manizales, la empresa Acerías de Caldas, ACASA, produce desde 1992 aceros
estructurales de los más importantes tipos, entre los que se destacan los
siguientes: ASTM A-36, AISI 1045, AISI 1060, ASTM A-572 GRADO 50, ASTM A-242,
GRADO 50.
En tabla 1.1 se presentan algunas de las principales
propiedades de los aceros más usados en estructuras civiles.
El punto de fluencia
y la resistencia a la tracción son dos propiedades que se usan frecuentemente
en los procesos de cálculo. En la figura 1.1 se ilustra la curva
esfuerzo-deformación típica de un acero Grado 60.
Como se puede
apreciar en ella, cuando se alcanza el punto de fluencia el material puede
alcanzar grandes deformaciones y aún mantenerse tensando antes de entrar en la
zona de endurecimiento por deformación y posteriormente llegar a la rotura.
Esta característica
tiene una gran importancia en el comportamiento estructural de los elementos de
acero, en razón de que normalmente no todas las fibras de una sección serán
sometidas simultáneamente al mismo esfuerzo; las fibras sometidas a mayores
niveles de esfuerzo podrán llegar al punto de fluencia, deformarse y como
resultado otras fibras se verán sometidas a un incremento en los esfuerzos sin
que las primeras hayan llegado al punto de rotura.
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