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Existen tres métodos para diseñar estructuras de acero: diseño simple, diseño continuo y diseño de acero semicontinuo. Se supone que las juntas estructurales son fijas o se comportan como fijas para facilitar la gestión de los cálculos de diseño. Con un diseño simple, la junta se idealiza como un pasador perfecto. El diseño continuo asume que los nudos son cuerpos rígidos y que no ocurre rotación relativa de los miembros conectados, independientemente de los momentos aplicados. La mayoría de los diseños implementados en la actualidad hacen uno de estos dos supuestos, pero una alternativa más realista es posible y se conoce como diseño semicontinuo.
Tabla de contenido
Cómo diseñar una estructura de acero
A continuación se muestra cómo se diseña el acero estructural.
1. Diseño simple de estructura de acero.
El diseño simple es el enfoque más tradicional y todavía se usa comúnmente. Se supone que no se transmiten momentos de un elemento conectado a otro excepto el momento nominal resultante de la excentricidad en la unión. La resistencia estructural a las cargas laterales y al balanceo generalmente se asegura mediante la provisión de riostras o, en algunos edificios de gran altura, mediante núcleos de hormigón. Es importante que el diseñador esté al tanto de las suposiciones sobre la respuesta conjunta y verifique los detalles de la conexión para que no haya momentos que puedan afectar negativamente el desempeño de la estructura. Años de experiencia han demostrado los tipos de detalles que cumplen con este criterio, y los diseñadores deben referirse a conexiones estándar para juntas de construcción simple.
2. Diseño continuo de estructura de acero.
El diseño continuo asume que las juntas son cuerpos rígidos y transmiten momentos entre miembros. La estabilidad de un marco contra sacudidas está determinada por el movimiento del marco (es decir, la flexión de vigas y columnas). El diseño continuo es más complejo que el diseño simple, por lo que el software se usa comúnmente para analizar marcos. Se deben considerar combinaciones realistas de patrones de carga al diseñar marcos continuos. Las conexiones entre miembros deben tener diferentes propiedades dependiendo de si el marco está diseñado elástica o plásticamente.de diseño elástico, la junta debe tener suficiente rigidez rotacional para asegurar que las distribuciones de fuerza y momento alrededor del marco no difieran significativamente de las calculadas. Las juntas deben ser capaces de soportar los momentos, fuerzas y cortantes resultantes del análisis de estructuras.de diseño de plástico, la resistencia de la junta (no la rigidez) es lo más importante para determinar la capacidad de carga final. La resistencia de la junta determina si la rótula plástica se produce en la junta o en el miembro, y tiene un impacto significativo en el mecanismo de colapso. Si la bisagra está diseñada para ocurrir en una junta, la junta debe ser lo suficientemente dúctil para adaptarse a la rotación resultante. La rigidez de las juntas es importante al calcular la deflexión de la viga, la deflexión lateral y la estabilidad frente a la oscilación.
3. Diseño semicontinuo de estructura de acero.
Un verdadero diseño semicontinuo es más complejo que un diseño simple o continuo porque brinda una representación más realista de la respuesta conjunta real. Las rutinas de análisis para el seguimiento riguroso del comportamiento real de la conexión son muy complejas y requieren el uso de programas informáticos sofisticados, lo que las hace inadecuadas para el diseño de rutinas. Sin embargo, existen dos procedimientos simplificados para pórticos arriostrados y no arriostrados. Estos se describen brevemente a continuación. Un pórtico arriostrado es aquel en el que la resistencia a las cargas laterales es proporcionada por un sistema de arriostramiento o núcleo. En un marco no fijo, esta resistencia se produce por los momentos flectores de columnas y vigas.
Estos son los pasos simplificados:
(i) Método del momento del viento para pórticos no arriostrados. Este procedimiento asume que la conexión viga/columna es fija al considerar las cargas de gravedad. Sin embargo, bajo carga de viento se supone que son rígidos. Es decir, las cargas laterales son soportadas por la acción del marco. Una descripción completa de los métodos se puede encontrar en la referencia. (ii) Diseño semicontinuo de marco arriostrado. Este procedimiento tiene en cuenta el comportamiento de las juntas reales para reducir los momentos de flexión en las vigas y reducir las flechas. Los detalles de los métodos se pueden encontrar en la referencia.
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