En esta asignatura se desarrollan los criterios de diseño de elementos de acero, proporcionando las bases para participar en proyectos estructurales integradores, aportando al perfil del ingeniero civil la capacidad de diseñar estructuras de acero.
El acero es el material estructural perfecto, ya que lo vemos en un sinfín de estructuras de este material tales como puentes, edificios, torres.
La supuesta perfección de este metal, tal vez el más versátil de todos los materiales estructurales, parece más razonable cuando se considera su gran resistencia, poco peso, facilidad de fabricación y otras propiedades convenientes.
Los miembros en tensión se definen como elementos estructurales sometidos a fuerzas axiales de tensión. Un miembro dúctil de acero, sin agujeros y sometido a una carga de tensión, puede resistir, sin fracturarse, una carga mayor que la correspondiente al producto del área de su sección transversal y del esfuerzo de fluencia del acero, gracias al endurecimiento por deformación.
Si bien muchos miembros estructurales pueden tratarse como columnas cargadas de manera axial o como vigas con solo cargas de flexión, la mayoría de las vigas y columnas se encuentran sometidas, hasta cierto grado, a la flexión y a la carga axial. Esto se cumple para las estructuras estáticamente indeterminadas.
Una conexión estructural es el punto de unión entre elementos estructurales, las conexiones más utilizadas en la construcción son a base de tornillos o soldadura. A su vez son de suma importancia. Una conexión inadecuada que puede ser el “eslabón débil” en una estructura, ha sido la causa de numerosas fallas. Las estadísticas revelan que un mayor porcentaje de fallo en una estructura se debe a un error en la conexión.
Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero civil la capacidad de modelar sistemas estructurales en el plano y la obtención de los desplazamientos que se presentan bajo cualquier condición de carga, los elementos mecánicos y los diagramas de fuerzas normales, cortantes y momentos flexionantes. La información obtenida se utilizará en el diseño estructural de elementos de concreto y acero.
El método de la pendiente-deflexión fue desarrollado originalmente por Heinrich Manderla y Otto Mohr con el propósito de estudiar los esfuerzos secundarios en las armaduras. Después; en 1915 G. A. Maney desarrolló una versión mejorada de esta técnica y la aplicó al análisis de vigas indeterminadas y estructuras armadas.
El método se llama así porque relaciona las pendientes y las deflexiones desconocidas con la carga aplicada sobre una estructura
El método de flexibilidad consiste en hallar las ecuaciones que satisfagan los requisitos de compatibilidad y de fuerza-desplazamiento para la estructura con el fin de determinar las fuerzas redundantes. Una vez que se han determinado estas fuerzas, se calcula el resto de las fuerzas de reacción sobre la estructura mediante el cumplimiento de los requisitos de equilibrio.
En esta sección se abarcara el tema de rigideces y sus explicaciones concentrandose especialmente en 3 temas vigas, armaduras y marcos.
Resolver vigas por el método de rigideces resulta muy practico, sin dejar a un lado que para ello se deben realizar los cálculos de manera ordenada. Un factor importante para iniciar a trabajar con una viga utilizando este método es etiquetar cada uno de los elementos de esta misma, esto hace posible resolver la matriz de la viga.
Resolver armaduras por el método de rigideces resulta práctico, sin dejar a un lado que para ello se deben de realizar los cálculos de manera muy ordenada. Un factor importante para empezar a trabajar con una estructura utilizando este sistema, es cuando se comienza a etiquetar cada uno de los elementos de esta misma (nodos, barras o miembros, dirección del cálculo, etc.) esto hace posible la solución del sistema utilizando la matriz de la estructura ensamblada conforme se propuso.
Resolver marcos por el método de rigideces resulta practico, sin dejar a un lado que para ello se deben de realizar los cálculos de manera ordenada. Un factor importante para empezar a trabajar en un marco utilizando este sistema es cuando se comienza a etiquetar cada uno de los elementos de este mismo, esto hace posible la solución del sistema con la matriz de la estructura ensamblada conforme se propuso.