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Diseño de Vigas de Acero: te explicamos su secuencia

Descubre cuál es la secuencia del diseño de vigas de acero, además de los métodos que se utilizan para calcularlos.

La Viga es un elemento estructural que está sometido a cargas verticales. Las diferentes secciones que puede tener una viga de acero lo transforman en una solución muy útil a la hora de definir la materialidad de dichos elementos.

El esfuerzo que soporta una viga es denominado flexión, lo que provoca condiciones de tracción y compresión en el elemento. Estas tenderán a deformarla llevándola en algunas ocasiones a su límite de ruptura. 

El análisis estructural de las vigas suele dividirse en vigas isostáticas e hiperestáticas, lo cual se refleja en las condiciones de apoyo que presente el elemento a analizar.

Secuencia del diseño de vigas de acero

1. Análisis de carga

 Lo primero y fundamental es determinar con exactitud las diversas cargas que actuarán sobre la viga, como cargas muertas (peso propio y elementos permanentes), cargas vivas (cargas móviles), cargas de viento, entre otras. De esta manera se determina la solicitación que deberá tener el elemento.

2. Propiedades del acero 

Para calcular la resistencia y la deformación de las vigas de acero, es importante conocer las propiedades mecánicas del acero que se utilizará, como su límite elástico, resistencia a la tracción y módulo de elasticidad.

3. Factores de diseño 

También conocidos como coeficientes de seguridad, se aplican a las cargas para tener en cuenta incertidumbres y variaciones en las condiciones reales de uso, garantizando un margen de seguridad adecuado. Los factores de diseño tienen directa relación con el tipo y destino de la edificación.

4. Método de diseño 

Existen diferentes métodos para calcular el diseño de las vigas metálicas, como el método ASD (Allowable Stress Design) y el método LRFD (Load and Resistance Factor Design). Estos determinan cómo las cargas y los factores de diseño influyen en las dimensiones y capacidad de carga de la viga.

¿Cómo se hace el cálculo de una viga?

Para calcular las vigas de acero existen tres métodos comunes a utilizar, las que verifican las deformaciones en el elemento a fin de validar su sección. Estas son:

Método de Área de Momentos

Este método ayuda a proporcionar un análisis semi-gráfico de la viga. Con él es posible encontrar la pendiente y desplazamiento en los puntos específicos sobre la curva elástica de una viga. 

Método de Doble Integración

Este método geométrico es útil para realizar ecuaciones en la pendiente de deflexión de la viga entera. Además, permite se puede conocer la determinación directa del punto de máxima deflexión. 

Método de la Viga Conjugada

Este método se utiliza para determinar las reacciones, momentos y cortantes en las vigas continuas, considerando las deformaciones por flexión y las torsiones.

A través de estos tres métodos se busca determinar el ángulo de curvatura de la línea elástica y sus deflexiones o flechas. Cada método tiene ventajas o desventajas dependiendo de la viga a analizar, por lo que es importante determinar qué mediciones se quieren obtener para luego escoger el método más idóneo. 

Condiciones de carga y apoyo

En la ingeniería estructural se suele clasificar las vigas por su configuración de soporte o apoyo, en conjunto con la condición de carga (q) que se le aplica. 

Las más comunes son: 

  • Simplemente apoyada: Las vigas simplemente soportadas se definen como tener dos soportes en cada extremo, uno empotrado y otro de rótula. Es considerado como el tipo de viga más simple. 
  • Viga empotrada: Las vigas fijas tienen soportes fijos en cada extremo, ofreciendo resistencia al momento en cualquier extremo.
  • Viga en voladizo: Se apoyan en un extremo con un elemento fijo que ofrece la resistencia de momento requerida para que la viga permanezca estable. Un buen ejemplo de una viga en voladizo es una marquesina.
Descubre cuál es la secuencia del diseño de vigas de acero, además de los métodos que se utilizan para calcularlos.

La carga que se aplica a la viga puede tener dos condiciones de diseño importantes de considerar: carga distribuida o carga puntual. Esta condición es de vital importancia para el correcto diseño de nuestra viga de acero.

Carga puntual

Carga distribuida

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