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TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL. 
 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA. 
UNIDAD ZACATENCO. 
SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA. 
ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL 
EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL 
CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. 
MÉTODO L.R.F.D. 1993. 
TESIS 
PARA OBTENER EL TITULO DE 
INGENIERO CIVIL 
PRESENTA: 
CARLOS NICOLAS MENDOZA. 
MÉXICO D. F. A 16 DE NOVIEMBRE DEL 2007. 
ASESOR. ING. LILIANA MARTINEZ. 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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A MIS PADRES. 
 
 
 
 
 
 
A MIS HERMANOS. 
 
 
 
 
 
 
 
A MIS AMIGOS. 
 
 
 
 
 
 
A LA ING. LILIANA MARTINEZ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Y a todas aquellas personas que contribuyeron en la realización del presente trabajo, 
gracias. 
 
 
 
 
 
 
Sinceramente 
CARLOS. 
Porque gracias a su brillante ejemplo de 
trabajo y superación, por su ayuda moral y 
económica, he logrado cumplir 
satisfactoriamente uno de mis objetivos.
Por haber estado conmigo en los momentos 
mas difíciles, por sus consejos e impulso en 
la vida. 
Por su valiosa y sincera amistad que de una 
u otra manera han contribuido a mi 
formación humana y profesional. 
Asesor de esta Tesis. 
AGRADECIMIENTOS
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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ÍNDICE. 
 
 
 
 
CAPITULOS. PAGINAS. 
 
PRESENTACION. 
 
 
 
I.1.- El ámbito del diseño estructural. 12 
I.2.- El proceso del diseño estructural. 16 
I.3.- Las herramientas de diseño. 20 
I.4.- Estados límite. 25 
I.5.- Acciones de diseño. 27 
I.6.- Resistencia de diseño. 31 
I.7.- Repaso y resumen del capitulo. 34 
 
 
 
II.1.- Ventajas del acero como material estructural. 41 
II.2.- Desventajas del acero como material estructural. 42 
II.3.- Perfiles de acero. 43 
II.4.- Relaciones esfuerzo-deformación del acero estructural. 46 
II.5.- Diseño económico de miembros de acero. 48 
II.6.- Fallas en estructuras. 49 
II.7.- Exactitud de los cálculos. 50 
II.8. - Repaso y resumen del capitulo. 51 
 
 
 
III.1.- Especificaciones y códigos de construcción. 58 
III.2.- Cargas muertas. 59 
III.3.- Cargas vivas. 60 
III.4.- Filosofías del diseño y confiabilidad de las especificaciones LRFD. 62 
III.5.- AISC – Diseño con factores de carga y resistencia LRFD. 67 
III.6. – AISC – Diseño por esfuerzos permisibles (ASD). 69 
III.7. – AISC – Diseño plástico. 71 
III.8. – Factores de seguridad – ASD y LRFD Comparados. 72 
III.9. – Por qué se recomienda utilizar el método LRFD? 77 
III.10. – Análisis de las estructuras. 79 
III. 11.- Repaso y resumen del capitulo. 80 
 
 
 
 
ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE 
INDUSTRIAL CON EL MÉTODO LRFD. 
I. – BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
III. – ESPECIFICACIONES, CARGAS Y MÉTODOS DE DISEÑO. 
II. – DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO. 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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IV.1.- Métodos de análisis 92 
IV.2.- Coeficientes y espectros de diseño sísmico. 93 
IV.3.- Elección del tipo de análisis 105 
IV.4.- Repaso y resumen del capitulo. 108 
 
 
 
V.1.- Alcance. 110 
V.2.- Requisitos generales para el análisis y diseño estructural. 110 
V.3.- Clasificación de las estructuras según su importancia. 112 
V.4.- Clasificación de las estructuras según su respuesta ante la acción del viento. 114 
V.5.- Procedimiento para determinar las acciones por viento. 116 
V.6.- Determinación de la velocidad de diseño. 118 
V.7.- Presión dinámica en la base. 132 
V.8.- Análisis estático. 138 
V.9.- Repaso y resumen del capitulo. 154 
 
 
 
VI.1.- Antecedentes. 162 
VI.2.- Consideraciones prediales. 162 
VI.3.- Colindancias. 162 
VI.4.- Topografía. 163 
VI.5.- Proyecto Arquitectónico. 163 
VI.6.- Mecánica de suelos. 163 
VI.7.- Proyecto estructural. 164 
VI.8.- Reglamentos de diseño. 165 
VI.9.- Repaso y resumen del capitulo. 167 
 
 
 
VII.1.- Levantamiento del terreno. 168 
VII.2.- Plano topográfico. 174 
VII.3.- Desplante de la tienda sobre el terreno. 175 
VII.4.- Proyecto Arquitectónico. 176 
VII.5.- Mecánica de suelos. 180 
 
 
 
VIII.1.- Alcances. 184 
VIII.2.- Datos Generales de proyecto. 184 
VIII.3.- Criterios de estructuración del edificio. 184 
VIII.4.- Criterios de cálculo del edificio. 184 
VIII.5.- Resultados de cálculo. 185 
VIII.6.- Anexos de cálculo. 186 
 
VI. – CONSIDERACIONES GENERALES. 
VIII. – MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL. 
VII. – CONSIDERACIONES DEL PROYECTO. 
IV. – ANÁLISIS SÍSMICO. 
V. – DISEÑO POR VIENTO. 
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Anexo 1. Topología del modelo. 
Definición de la nomenclatura y numeración de barras, 
nudos y elementos de la estructura 
 
Anexo 2. Análisis de cargas unitarias. 
Determinación de los pesos de los sistemas 
constructivos empleados. 
 
 
Anexo 3. Predimensionamiento. 
Obtención preliminar de las secciones estructurales. 
 
 
Anexo 4. Cuantificaciones de cargas por área. 
Cargas empleadas en los niveles más significativos del 
proyecto. 
 
 
Anexo 5. Definición de apoyos de la cimentación. 
Tipos de apoyos en el modelo. 
 
 
Anexo 6. Análisis sísmico. 
Cálculo de las rigideces, Fuerzas cortantes (Pesos de 
las cubiertas de los niveles, clasificación de la 
estructura, valuación de las fuerzas sísmicas, 
distribución de las fuerzas sísmicas en los elementos 
resistentes de la edificación, excentricidades y 
momentos torsionantes de diseño, cortantes sísmicas 
en los elementos resistentes de la edificación) 
 
 
Anexo 7. Análisis por viento. 
Clasificación de la estructura, Determinación de la 
velocidad de diseño, Presión dinámica en la base. 
Presiones interiores de diseño, presiones de diseño 
para la estructura principal. Distribución de las fuerzas 
de viento entre los elementos resistentes de la 
edificación. 
 
 
Anexo 8. Declaración de las cargas primarias. 
Definición de las condiciones de cargas primarias que 
serán utilizadas por las combinaciones de carga para el 
análisis y diseño. 
Definición de los factores de diseño. 
Definición de las combinaciones de carga. 
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Anexo 9. Resultados dinámicos. 
Resultados de desplazamiento y deformaciones de la 
superestructura ante las combinaciones de carga. 
 
 
 
 
Anexo 10. Diseño de los elementos de acero. 
Diseño de los elementos de acero. 
 
 
 
Anexo 11. Reacciones de la cimentación. 
Reacciones de la superestructura aplicadas en la 
cimentación. 
 
 
 
Anexo 12. Diseño de cimentaciones. 
Revisión y diseño de la cimentación de concreto. 
 
 
 
Anexo 13. Cálculo de las conexiones y detalles estructurales. 
Cálculo y detallado de las conexiones de 
superestructura y cimentación. 
 
 
 
Anexo 14. Planos de proyecto. 
Planos estructurales del proyecto calculado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 386
BIBLIOGRAFIA. 388
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CONLAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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OBJETIVO. - El objetivo principal de esta tesis es dar una introducción al análisis 
y diseño estructural de una obra utilizando estructuras de acero. Se hace para un proyecto 
específico, pero se pretende que pueda ser usado como marco de referencia para otros 
proyectos, es dirigida principalmente para los estudiantes de ingeniería civil así como para 
los ingenieros recién egresados. 
 
 Es posible que al realizar esta tesis con el paso del tiempo y con el consecuente 
desarrollo de programas de cómputo destinados a la solución de problemas estructurales, se 
introduzca a un proceso viejo y deteriorado, sin embargo las investigaciones sobre las 
cuales se basa esta tesis nos han demostrado que por la sencillez, tanto de aprendizaje como 
de realización, es sumamente utilizada y conocida por los ingenieros civiles dedicados al 
diseño estructural. Estas condiciones hacen que este trabajo este realizado bajo bases 
sólidas, que a pesar del paso del tiempo servirá al quehacer estructural. 
 
NAVE INDUSTRIAL. - Desde que se inicio la era industrial el hombre ha tenido 
la necesidad de tener un espacio protegido de la intemperie e inclemencias del tiempo, 
donde pueda hacer uso de maquinaria y materia prima para elaborar productos de uso 
domestico, agrícola, industrial, etcétera. En un principio la solución que se dio, fue la de 
construir edificaciones de un solo techo de acuerdo a la tecnología de la época. 
 
 En la actualidad la industria requiere de edificios con mayores dimensiones libres, 
versátiles y económicas. 
 
Una de las clasificaciones de edificios los subdivide en tres categorías: Edificios 
comerciales de varios pisos, edificios de claros muy grandes y edificios de un solo piso 
para uso industrial, de este tipo de edificios es del que se trata principalmente en esta 
tesis. 
 
ESTRUCTURAS DE ACERO. - Durante mucho tiempo el material que se ha 
utilizado es la madera para fabricar armaduras, material que en algunos países es mas 
abundante y por lo tanto de menor costo inicial, a pesar de esto la madera requiere de 
mayor costo en mantenimiento y es poco duradera, además su resistencia es poco 
comparada con otros materiales que son fabricados como los son, el concreto y el acero, los 
cuales se utilizan cada vez más en las construcciones. De estos dos últimos el más 
empleado para construir edificios industriales es el acero, por su gran cantidad de ventajas 
con respecto a las estructuras de concreto reforzado como son: alta resistencia, 
uniformidad, elasticidad, durabilidad, ductilidad, tenacidad, ampliaciones de estructuras 
existentes, etc. 
 
 MARCOS RÍGIDOS. - Los marcos rígidos de alma llena constituyen una 
alternativa ventajosa en muchos casos para la construcción de naves industriales. Sin 
embargo, la solución óptima de este tipo de marcos implica el uso de barras de sección 
variable, con el objeto de reducir el volumen del acero estructural y en consecuencia el 
costo de la estructura. 
 
PRESENTACION.
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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 Es verdad que la relación volumen de material y costo no es directa, ya que en 
ocasiones la adopción de miembros de sección variable involucra la necesidad de 
operaciones constructivas mas complejas, para cortar y armar el acero que constituye este 
tipo de barra, por lo que bien puede suceder que lo que se ahorre en volumen de acero, 
quede sobrepasado por el incremento de costo de los procedimientos empleados en la 
fabricación de la estructura. 
 
 Cabe comentar que la observación anterior no es válida cuando se aplican avances 
tecnológicos de punta en la fabricación de los marcos, ya que el empleo de dispositivos 
automatizados y robotizados para el corte y la soldadura de placas, permite que el ahorro en 
volumen se refleje en ahorros efectivos en el costo. 
 
 Por lo anterior el empleo de marcos de sección variable es una alternativa común en 
las zonas industriales más desarrolladas de nuestro país, en donde es posible la aplicación 
de las tecnologías más avanzadas ya mencionadas y por lo tanto se da una reducción 
efectiva de los costos. 
 
Es por ello que en el presente trabajo se eligió tratar con edificios estructurados a 
base de marcos rígidos (columnas y vigas de acero estructural A-50) 
 
DISEÑO CON EL MÉTODO LRFD. – Esta tesis trata sobre un método de diseño 
llamado diseño por factores de carga y resistencia (LRFD). Sin embargo como casi todo 
el diseño estructural en acero se lleva a cabo por medio del método de esfuerzos 
permisibles (ASD). A pesar de la prevalencia del método ASD, los ingenieros de diseño 
están adoptando gradualmente el método LRFD. Parece ser que esta tendencia será 
acelerada en los próximos años debido a las diversas ventajas del LRFD y debido al hecho 
de que casi todos los cursos de diseño a nivel universitario están dedicados exclusivamente 
al LRFD. Este método incluye muchas de las características de los procedimientos de 
diseño comúnmente asociados con el diseño último, el diseño plástico y el diseño al límite 
o el diseño por colapso. 
 
 COMPUTADORAS PERSONALES. - La disponibilidad de las computadoras 
personales ha cambiado drásticamente la manera en que se analizan y se diseñan las 
estructuras. En prácticamente todas las escuelas de ingeniería y oficinas, las computadoras 
se usan rutinariamente para resolver los problemas de análisis estructural, aunque se han 
usado mucho menos para trabajo de diseño, la situación esta cambiando rápidamente 
conforme más y más programas se desarrollan y venden comercialmente. 
 
 Muchos cálculos están implicados en el diseño estructural y muchos de esos 
cálculos consumen mucho tiempo. Con una computadora el ingeniero estructurista puede 
reducir considerablemente el tiempo requerido para esos cálculos y emplear supuestamente 
el tiempo ahorrado para considerar otras alternativas de diseño. 
 
 Teóricamente, el diseño por computadora de sistemas alternativos para unos cuantos 
proyectos deberían mejorar sustancialmente el buen juicio del ingeniero en corto periodo. 
Sin computadoras, el desarrollo de este mismo juicio requerirá que el ingeniero lo alcance a 
través de una buena cantidad de proyectos hechos a mano. 
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 Aunque las computadoras incrementen la productividad en el diseño, ellas tienden 
sin duda al mismo tiempo a reducir la intuición del ingeniero hacia las estructuras. Esto 
puede ser un problema especial para los ingenieros jóvenes con poca experiencia previa en 
el diseño. A menos de que los ingenieros tengan esta intuición, el uso de las computadoras 
puede ocasionar grandes errores. 
 
Es interesante hacer notar que actualmente en la mayoría de las escuelas de 
ingeniería la manera de enseñar el diseño estructural es con un gis y un pizarrón, aunque 
en los programas de estudio en proyecto ya se contempla el uso de las computadoras como 
complemento de los cursos de análisis. 
 
 Debido a estas consideraciones se ha decido utilizar el programa STAAD PRO 
2005 para el análisis y diseño estructural. Y 
 
 El programa de AUTOCAD 2006 (herramienta de dibujo) lo utilizaremos para la 
representación de los planos estructurales, debido a la rapidez y la calidad al presentar 
los planos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONTENIDO. 
 
 En el primer capitulo se darán las bases sobre el análisis y diseño estructural, con el 
objetivo que se tengan una idea general de los que trataremos en esta tesis. 
 
En segundo capitulo se menciona el diseño estructural en acero, para conocer las 
propiedades y características generales de este material. 
 
 En el tercer capitulo tratasobre las especificaciones, cargas y métodos de diseño, 
con el propósito que este trabajo no sea utilizado solamente para edificios de un solo piso 
de uso industrial, si no también para otro tipo de estructuras de uso común en nuestro 
medio, además nos muestra también filosofías de diseño del American Institute of Steel 
Construction (AISC) por medio del diseño por esfuerzos permisibles (ASD) y el diseño por 
Factores de Carga y Resistencia (LRFD), así como también las ventajas de utilizar el 
método por Factor de Carga y Resistencia (LRFD). 
 
 En el cuarto y quinto capitulo tratamos los temas de análisis por sismo y el análisis 
por viento respectivamente. En los cuales se muestra todas las consideraciones que se 
deben tomar en cuenta para el análisis y diseño de los elementos estructurales. 
 
 En el sexto capitulo se mencionan las consideraciones generales del proyecto, los 
cuales son importantes de conocer para el desarrollo del proyecto estructural como son: La 
topografía del terreno, el proyecto arquitecto, la mecánica de suelos, entre otras. 
 
 En el séptimo capítulo pasamos de lo general a lo particular, ya que se presentan las 
consideraciones del proyecto que utilizaremos para el desarrollo de esta tesis. 
 
 En el octavo capitulo (memoria de cálculo estructural) se analizan y se diseñan los 
elementos estructurales que componen la edificación en particular, para ello se utilizan 
diversos códigos o reglamentos actuales tanto nacionales como extranjeros. Los anexos de 
cálculo contemplados en este capitulo nos brindan toda la información del análisis y diseño 
estructural. 
 
 La cimentación la cual también se trata en el capitulo octavo es parte importante de 
la estructura principal, aquí también se presentan los planos estructurales del proyecto 
calculado. 
 
 
 
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I. BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
I.1 El ÁMBITO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
El diseño estructural abarca las diversa actividades que desarrolla el proyectista para 
determinar la forma, dimensiones y características detalladas de una estructura, o sea de 
aquella parte de una construcción que tiene como función absorber las solicitudes que se 
presentan durante las distintas etapas de su existencia. 
 
 El diseño estructural se encuentra incluido en el proceso más general del proyecto 
de una obra civil, en el cual se definen las características que debe tener la construcción 
para cumplir de manera adecuada las funciones que está destinada a desempeñar. Un 
requisito esencial para que la construcción cumpla sus funciones es que no sufra fallas o 
mal comportamiento debido a su incapacidad para soportar las cargas que sobre ella se 
imponen. Juntó con éste, deben cuidarse otros aspectos, como los relativos al 
funcionamiento y a la habitabilidad, que en general son responsabilidad de otros 
especialistas. Evidentemente, dada la multitud de aspectos que deben considerarse, el 
proceso mediante el cual se crea una construcción moderna puede ser de gran complejidad. 
 
 Una construcción u obra puede concebirse como un sistema, entendiéndose por un 
sistema un conjunto de subsistemas y elementos que se combinan en forma ordenada para 
cumplir con determinada función. Un edificio, por ejemplo, está integrado por varios 
subsistemas: el de los elementos arquitectónicos para encerrar espacios, el estructural, las 
instalaciones eléctricas, las sanitarias, las de acondicionamiento de aire y los elevadores. 
Todos estos subsistemas interactúan de modo que en su diseño debe tenerse en cuenta la 
relación que existe entre ellos. Así, no puede confiarse que lograr la solución óptima para 
cada uno de ellos, por separado, conduzca a la solución óptima para el edificio en su 
totalidad. 
 
 Con demasiada frecuencia esta interacción entre los subsistemas de una 
construcción se considera sólo en forma rudimentaria. En la práctica tradicional el diseño 
de un edificio suele realizarse por la superposición sucesiva de los proyectos de los diversos 
subsistemas que lo integran. El arquitecto propone un proyecto arquitectónico a veces con 
escasa atención a los problemas estructurales implícitos en su diseño. El estructurista 
procura adaptarse lo mejor posible a los requisitos arquitectónicos planteados, con 
frecuencia con conocimiento limitado de los requisitos de las diversas instalaciones. Por 
último, los proyectistas de éstas formulan sus diseños con base en los proyectos 
arquitectónicos y estructurales. 
 
 El proyecto general definitivo se logra después de que los diversos especialistas han 
hecho las correcciones y ajustes indispensables en sus proyectos respectivos. 
 
 En esta forma de proceder, cada especialista encargado de una parte del proyecto 
tiende a dar importancia sólo a los aspectos del proyecto que le atañen, sin tener en cuenta 
si la solución que está proponiendo es inadmisible o inconveniente para el cumplimiento de 
otras funciones. En particular el ingeniero estructural no debe olvidar que, “Las obra no se 
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
construyen para que resistan. Se construyen para alguna otra finalidad o función que lleva, 
como consecuencia esencial, el que la construcción mantenga su forma y condiciones a lo 
largo del tiempo. Su resistencia es una condición fundamental, pero no es la finalidad 
única, ni siquiera la finalidad primaria.” Debe tener siempre presente que el proyecto no 
constituye un fin por sí mismo, sino que representa sólo una parte del proceso que conduce 
a la construcción de una obra terminada. Por tanto, lo importante es la calidad del resultado 
que se logre y el proyecto será mas satisfactorio en cuanto mejor contribuya a facilitar la 
construcción de una obra adecuada. Por ello, deberá tener en mente que lo que se proyecta 
se tendrá que construir y elegir las soluciones que mejor se ajusten a los materiales y 
técnicas de construcciones disponibles. 
 
 La interacción con los contratistas responsables de la construcción es otro aspecto 
importante. Es frecuente que éstos pidan y obtengan, una vez terminado el proyecto, 
modificaciones importantes en las características arquitectónicas y estructurales en función 
del empleo de un procedimiento constructivo que representa claras ventajas de costos o de 
tiempos de ejecución, pero no se adapta al proyecto que se ha elaborado. Esto da lugar a 
que se repitan partes importantes del proceso de diseño o, más comúnmente, a que se 
realicen adaptaciones apresuradas por los plazos de entrega ya muy cortos. 
 
 Un ejemplo frecuente de la situación anterior se da cuando el constructor propone 
recurrir a un sistema de prefabricación mientras que en el proyecto original se previó una 
solución a base de concreto colado en el lugar. Obviamente, esto implicaría modificaciones 
sustanciales al proyecto estructural. 
 
 A pesar de sus evidentes inconvenientes, el proceso que en términos simplistas se 
acaba de describir, es que se suele seguir, con resultados aceptables, en el diseño de la 
mayoría de las construcciones. Sin embargo, en los últimos años, dada la complejidad 
creciente de las obras, se ha iniciado una tendencia a racionalizar el proceso de diseño 
recurriendo a los métodos de la ingeniería de sistema. En esencia, se pretende aprovechar 
las herramientas del método científico para hacer más eficiente el proceso de diseño. En 
particular, se pone énfasis en la optimización de la obra en su totalidad. Una diferencia 
fundamental respecto al enfoque tradicional del diseño es la consideración simultánea de la 
interacción de los diversos subsistemas que integran una obra en una etapa temprana del 
proceso de diseño, en lugar de la superposición sucesiva de proyectos.La aplicación del la ingeniería de sistemas al diseño de obras ha conducido al diseño 
por equipo. En este enfoque, bajo la dirección de un jefe o coordinador, un grupo de 
especialistas colabora en la elaboración de un proyecto desde su concepción inicial. La 
especialidad del coordinador dependerá de la naturaleza de la obra en estudio. Así el 
proyecto de un edificio urbano será dirigido por el responsable del proyecto arquitectónico, 
quien fija los lineamientos generales del proyecto estructural y de las diferentes 
instalaciones. El proyecto de un puente será dirigido por el proyectista estructural, quien 
interactúa con otros especialistas, como el de la mecánica de suelos y el de las vías 
terrestres. En este caso, es responsabilidad del proyectista estructural cuidar también los 
aspectos generales de economía y estética del proyecto. En ambos casos es importante la 
 
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
participación en el equipo de un especialista en procedimientos y costos de construcción 
que opine oportunamente sobre la vialidad de las posibles soluciones. 
 
 Es oportuno mencionar algunas inquietudes recientes en relación con el diseño de 
obras civiles. La primera se refiere al impacto que pueda tener una obra en el entorno, así 
como las consecuencias sociales que ésta puede tener. La consideración de este aspecto 
puede afectar seriamente las decisiones de diseño. Basta recordar por ejemplo las 
implicaciones ecológicas que tienen obras como los grandes oleoductos y gasoductos que 
se han estado instalando en diversas regiones de la República Mexicana, las alteraciones en 
el uso de suelo que ocasiona la construcción de grandes presas y, a un nivel menor, los 
problemas que pueden presentarse por la localización incorrecta de las pilas de un puente 
que altere desfavorablemente el flujo de un río o la de los accesos a un estacionamiento que 
interfieran con el tránsito urbano. 
 
 Aunque los aspectos sociales y ambientales pueden y deben ser considerados en el 
diseño por los propios proyectistas o por especialistas en las materias, hay una tendencia 
cada vez más acentuada a buscar la intervención en el proceso de diseño de una obra, de los 
usuarios y de representantes de los grupos sociales afectados. 
 
 Aunque en los aspectos estructurales esto quizá no tenga gran importancia, en las 
decisiones generales sobre las características de una obra la participación de los usuarios 
puede ser esencial. No pocos proyectos de vivienda han fracasado por haberse basado en lo 
que el proyectista consideraba adecuado, pero no en lo que el futuro habitante hubiere 
deseado. Situaciones semejantes pueden presentarse en el proyecto de un hospital o de una 
escuela. 
 
 Cualquiera que sea la metodología seguida en el diseño de una obra, el ingeniero 
estructural debe saber encuadrar su actividad dentro del proceso general del proyecto. Al 
igual que no debe imponer soluciones que resulten inconvenientes o ineficientes para el 
funcionamiento general de la construcción, debe pugnar para que no se le impongan 
esquemas o restricciones que conduzcan a un diseño estructural poco racional o 
antieconómico. 
 
 Los principios y fundamentos del diseño estructural son comunes al proyecto de una 
gran cantidad de artefactos. Una silla, un automóvil, un barco y un puente deben soportar 
diversas condiciones de solicitación para cumplir adecuadamente sus funciones. La 
mecánica y la resistencia de materiales son bases teóricas comunes que rigen la seguridad 
de todos esos sistemas. Aquí nos referimos sólo a las estructuras de las construcciones que 
entran en el ámbito de la ingeniería civil; éstas son muy variadas, ya que abarcan, por 
ejemplo, los edificios, los puentes, las presas, las plantas industriales y las estructuras 
portuarias y marítimas. Recordando que el presente trabajo esta enfocado a los edificios. En 
cada una de estas construcciones existen muy diversos problemas que admiten una amplia 
gama de soluciones. 
 
 
 
 
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 La enseñanza y la práctica del diseño estructural se han enfocado excesivamente al 
proyecto de edificios y construcciones urbanas. Sin embargo, el desarrollo tecnológico de 
un país está sometido a la posibilidad de proyectar y realizar grandes obras de 
infraestructura y de tipo industrial, las cuales deben proyectarse para condiciones de 
operación radicalmente distintas de las de los edificios, como por ejemplo: Un puente de 
gran claro que debe diseñarse para soportar muchas repeticiones de cargas de gran 
magnitud; una plataforma para explotación petrolera fuera de la costa que debe resistir el 
embate de huracanes y una torre de transmisión de energía eléctrica en la cual un proyecto 
tipo se repite miles de veces y amerita, además de análisis muy refinados y del uso de 
métodos de optimación del diseño, comprobaciones experimentales del comportamiento 
ante distintas combinaciones de acciones, mediante pruebas prototipos.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Meli Piralla, DISEÑO ESTRUCTURAL, 2a Edición, Capitulo 1, Limusa Noriega Editores, México D. F. 2004, Páginas 15-21 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.2 El PROCESO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de un 
sistema de manera que cumpla en forma óptima con sus objetivos. El objetivo de un 
sistema estructural es resistir las fuerzas a las que va a estar sometido, sin colapso o mal 
comportamiento. Las soluciones estructurales están sujetas a las restricciones que surgen de 
la interacción con otros aspectos del proyecto y a las limitaciones generales de costo y 
tiempo de ejecución. 
 
Conviene resaltar el carácter creativo del proceso. La bondad del proyecto depende 
esencialmente del acierto que se haya tenido en imaginar un sistema estructural que resulte 
el más idóneo para absorber los efectos de las acciones exteriores a las que va a estar sujeto. 
Los cálculos y comprobaciones posteriores basados en la teoría del diseño estructural sirven 
para definir en detalle las características de la estructura y para confirmar o rechazar la 
viabilidad del sistema propuesto. Podrá lograrse que una estructura mal ideada cumpla con 
los requisitos de estabilidad, pero seguramente se tratará de una solución antieconómica o 
antifuncional. Esta parte creativa del proceso no está divorciada del conocimiento de la 
teoría estructural. La posibilidad de intuir un sistema estructural eficiente e imaginarlo en 
sus aspectos esenciales, es el fruto sólo en parte de cualidades innatas; es resultado también 
de la asimilación de conocimientos teóricos y de la experiencia adquirida en el ejercicio del 
proceso de diseño y en la observación del comportamiento de las estructuras. Lo que 
comúnmente se denomina buen criterio estructural no está basado sólo en la intuición y en 
la práctica, sino también debe estar apoyado en sólidos conocimientos teóricos. 
 
Desgraciadamente resulta muy difícil enseñar “criterio estructural” en libros de texto y 
en las aulas de clase. Es mucho más fácil enseñar fundamentos teóricos, métodos analíticos 
y requisitos específicos. Los autores de libros y los profesores sólo alcanzan en el mejor de 
los casos a transmitir al alumno algunos destellos de su experiencia, los cuales llegan a 
formar parte de su conocimiento asimilado. No debe sin embargo desilusionarse el 
estudiante por sentir, al terminar sus estudios, una gran inseguridad en la aplicación del 
acervo de conocimientosteóricos que ha adquirido. El ejercicio de la práctica y el contacto 
prolongado con los especialistas más maduros son requisitos necesarios para confirmar su 
criterio. 
 
 Cualquier intento de clasificación o subdivisión del proceso de diseño resulta 
hasta cierto punto arbitrario. Sin embargo, es útil para entender su esencia, considerar 
tres aspectos fundamentales: la estructuración; en análisis y el dimensionamiento. 
 
 Estructuración. En esta parte del proceso se determinan los materiales de los que 
va a estar constituida la estructura, la forma global de ésta, el arreglo de sus elementos 
constitutivos y sus dimensiones y características más esenciales, es está la parte 
fundamental del proceso. De la correcta elección del sistema o esquema estructural depende 
más que de ningún otro aspecto la bondad de los resultados. En esta etapa es donde 
desempeñaran un papel preponderante la creatividad y el criterio. 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 Análisis. Se incluyen bajo esta denominación las actividades que llevan a la 
determinación de la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones exteriores que 
puedan afectarla, es decir se trata de determinar los efectos de las cargas que pueden afectar 
a la estructura durante su vida útil. Para esta determinación se requiere lo siguiente. 
 
 a) Modelar la estructura, o sea idealizar la estructura real por medio de un modelo 
teórico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponibles. Un ejemplo 
es la idealización de un edificio de columnas, vigas y losas de concreto por medio de un 
sistema de marcos planos formados por barras de propiedades equivalentes. En esta 
idealización se comenten con frecuencia errores graves, tales como ignorar elementos que 
contribuyen a la respuesta de la estructura o emplear un modelo demasiado simplista que no 
representa adecuadamente la respuesta estructural. La modelación incluye la definición de 
diversas propiedades de los elementos que componen al modelo. Esto implica la 
recolección de diversos datos y la suposición de otras características, como son las 
propiedades elásticas de los materiales, incluyendo el suelo de cimentación, y las 
propiedades geométricas de las distintas secciones. 
 
 Los valores puestos en etapas iniciales del proceso para estas propiedades, pueden 
tener que modificarse e irse refinando a medida que se obtienen los resultados de análisis. 
 
 b) Determinar las acciones de diseño. En muchas situaciones las cargas y los otros 
agentes que introducen esfuerzos en la estructura están definidos por los códigos y es 
obligación del proyectista sujetarse a ellos. Es frecuente sin embargo, que quede como 
responsabilidad del proyectista la determinación del valor de diseño de alguna carga, o al 
menos la obtención de datos ambientales locales que definen la acción de diseño, la forma 
de obtener un modelo de ésta, generalmente a través de un sistema de fuerzas estáticas de 
efecto equivalente y la forma de combinar estás fuerzas con las correspondientes a otras 
acciones. Cabe hacer notar que en esta etapa se suelen tener grandes incertidumbres y se 
llegan a cometer errores graves que dan el traste con la precisión que se pretende guardar en 
las etapas subsecuentes. Basta como ejemplo reflexionar sobre el grado de aproximación 
con que se puede determinar la acción máxima debida a sismo que puede presentarse sobre 
un edificio o el efecto de la ola máxima que pueda actuar sobre una escollera, durante la 
vida útil de estas estructuras. 
 
 c) Determinar los efectos de las acciones de diseño en el modelo de la estructura 
elegida. En esta etapa, que constituye el análisis propiamente dicho, se determinan las 
fuerzas internas (momentos flexionantes y de torsión, fuerzas axiales y cortantes), así como 
las flechas y deformaciones de la estructura. Los métodos de análisis suponen en general un 
comportamiento elástico lineal. Los métodos de análisis han evolucionado en las últimas 
décadas mucho más que otros aspectos de diseño; el desarrollo de los métodos numéricos 
asociado al empleo de las computadoras ha hecho posible analizar con precisión modelos 
estructurales cada vez más complejos. Aunque no se pretende menospreciar las ventajas de 
realizar análisis refinados de un modelo estructural que represente en forma realista y 
detallada de una estructura, cabe llamar la atención sobre la tendencia que se aprecia cada 
vez mas notoria en muchos ingenieros, de buscar en esta etapa un grado de precisión 
incongruente con la poca atención que prestan a la determinación del modelo de la 
estructura y del sistema de cargas. 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
 Dimensionamiento. En esta etapa se define en detalle la estructura y se revisa si 
cumple con los requisitos de seguridad adoptados. Además, se elaboran los planos y 
especificaciones de construcción de la estructura. Nuevamente, estas actividades están con 
frecuencia muy ligadas a la aplicación de uno o más códigos que rigen el diseño de la 
estructura en cuestión. Los códigos y procedimientos son peculiares del material y sistema 
de construcción elegido, lo que constituye un aspecto general son los criterios de seguridad 
de la estructura y la estructura de los procedimientos de diseño. 
 
 El haber distinguido en el proceso de diseño tres partes que indican una secuencia 
lógica, nos lleva a pensar que en el diseño se sigue un proceso unidireccional en el que 
primero se imagina una estructura, luego se analiza y finalmente se dimensiona. El proceso 
real es mucho más complejo e interativo; implica pasar varias veces por cada etapa a 
medida que la estructura evoluciona hacia su forma final. 
 
 El análisis de la secuencia temporal con que se realiza el diseño de una estructura 
permite distinguir las fases siguientes: 
 
 1) Planteamiento de soluciones preliminares. Se requiere primero una definición 
clara de las funciones que debe cumplir la estructura y de las restricciones que impone el 
entorno físico y de las que fijan otros aspectos del proyecto. Es necesario tener datos al 
menos preliminares sobre condiciones ambientales y requisitos del proyecto. En esta fase es 
particularmente necesaria la interacción entre el estructurista y los especialistas de los 
demás subsistemas de la obra para definir las necesidades básicas de cada uno de ellos y 
para analizar las soluciones generales que se vaya proponiendo. De una evaluación 
esencialmente cualitativa surge un número limitado de soluciones que tienen perspectivas 
de resultar convenientes. Esta evaluación se basa con frecuencia en comparaciones con 
casos semejantes y en algunos cálculos muy simplistas. Es en esta fase donde juega un 
papel preponderante el criterio del proyectista estructural. 
 
 2) Evaluación de soluciones preliminares. Se realizan las actividades que, según se 
ha mencionado anteriormente, constituyen las etapas del proceso de diseño estructural, pero 
a un nivel tosco que se denomina comúnmente “prediseño”, en el cual se pretende definir 
las características esenciales de la estructura en diversas alternativas, con el fin de 
identificar posibles problemas en su adopción y, principalmente, de poder cuantificar sus 
partes y llegar a una estimación de los costos de las diversas soluciones. La elección de la 
opción más conveniente no se basará solamente en una comparación de los costos de la 
estructura en cada caso; hay que considerar también la eficacia con la que está se adapta a 
los otros aspectos del proyecto, la facilidad de obtención de los materiales necesarios, la 
rapidez y grado de dificultad de las técnicas de construcción involucradas, los problemas 
relacionados con el mantenimiento, elaspecto estético de la solución y, en obras de gran 
importancia, también diversos factores de tipo socioeconómico, como la disponibilidad de 
recursos nacionales y la contribución a la generación de empleos. 
 
 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 3) Diseño detallado. Una vez seleccionado la opción más conveniente, se procede a 
definirla hasta su detalle, realizando de manera refinada todas la etapas del proceso; aún 
aquí es necesario con frecuencia recorrer más de una vez las diversas etapas, ya que alguna 
de las características que se habían supuesto inicialmente pueden tener que modificarse por 
los resultados del dimensionamiento y hacer que se repita total o parcialmente en análisis. 
 
 4) Transferencia de los resultados de diseño. No basta haber realizado un diseño 
satisfactorio; es necesario que sus resultados sean transmitidos a sus usuarios, los 
constructores, en forma clara y completa. La elaboración de planos que incluyan no sólo las 
características fundamentales de la estructura, sino la solución de los menores detalles, la 
especificación de los materiales y procedimientos y la elaboración de una memoria de 
cálculos que facilite la implantación de cualquier cambio que resulte necesario por la 
ocurrencia de condiciones no previstas en el diseño, son partes esenciales del proyecto. 
 
 5) Supervisión. Puede parecer injustificado considerar la supervisión de la obra 
como una fase del proceso del diseño. Su inclusión aquí tiene como objetivo destacar la 
importancia de que las personas responsables del proyecto estructural comprueben que se 
esté interpretando correctamente su diseño y, sobre todo, que puedan resolver los cambios y 
adaptaciones que se presentan en mayor o menor grado en todas las obras, de manera que 
éstos no alteren la seguridad de la estructura y sean congruentes con los criterios de 
cálculos adoptados. 
 
 La importancia que tenga cada una de las fases identificadas depende de las 
características particulares de casa obra. Cuando se trata de una estructura ya familiar, es 
posible identificar por experiencia la solución más conveniente y proceder a su diseño con 
un mínimo de interacciones. En obras novedosas y grandes, es fundamental dedicar gran 
atención a las dos primeras fases. 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Meli Piralla, DISEÑO ESTRUCTURAL, 2a Edición, Capitulo 1, Limusa Noriega Editores, México D. F. Páginas 21-26 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.3 LAS HERRAMIENTAS DE DISEÑO. 
 
 Los procedimientos para el diseño estructural han mostrado una tendencia muy 
acelerada hacia el refinamiento de las técnicas numéricas empleadas. Vale la pena 
reflexionar sobre esta tendencia, para ejercer un juicio crítico acerca de los procedimientos 
que conviene emplear para un problema dado. 
 
 Haciendo un poco de historia, la aplicación de métodos cuantitativos al diseño es 
relativamente reciente. En efecto sólo desde hace poco más de un siglo, se han diseñado 
estructuras revisando en forma más o menos completa los esfuerzos en sus miembros. Las 
primeras aplicaciones fueron a puentes de grandes claros. Los conceptos de teoría de la 
elasticidad y de resistencia de materiales estaban ya muy desarrollados para esas fechas. Sin 
embargo, su aplicación al proyecto de estructuras civiles era prácticamente desconocida; en 
el menor de los casos se limitaba la revisión de algún problema muy particular dentro del 
funcionamiento global de la estructura. 
 
 Como ejemplo, la teoría que se usa actualmente para el dimensionamiento de 
columnas, incluyendo los efectos de pandeo, se basa con pocas adaptaciones, en la solución 
teórica desarrollada por Leonhard Euler hacia mediados del siglo XVIII. Sin embargo, 
Euler nunca pensó en usar esa teoría para el diseño de columnas reales; su solución 
representó para él sólo un ejercicio académico, un ejemplo de la aplicación de máximos y 
mínimos, no fue sino hasta un siglo después cuando se le dio la teoría de Euler aplicación 
en el diseño estructural. 
 
 Anteriormente las estructuras se proyectaban con bases exclusivamente empíricas, a 
partir de la extrapolación de las construcciones anteriores y de la intuición basada en la 
observación de la naturaleza. Hay que reconocer que la naturaleza ha sido artífice de gran 
número de “estructuras” muy eficientes y que llegan a un grado extremo de refinamiento en 
cuanto a su funcionamiento estructural. Baste como ejemplo pensar un poco en el grado en 
que la forma y propiedades de los materiales de un árbol o del esqueleto de los diversos 
animales están adaptados a las solicitaciones que deben soportar, para apreciar este hecho. 
La naturaleza ha logrado tales resultados a partir del proceso que, en ingeniería, se llama de 
aproximaciones sucesivas, o de prueba y error y que, en su contexto, se conoce como 
evolución natural. Los cambios que mejoran la eficiencia de un sistema natural tienden a 
permanecer, mientras que los contrarios a la eficiencia llevan a la falla y ala desaparición 
del sistema así modificado. Lo anterior implica que para llegar a los sistemas 
asombrosamente refinados que ahora admiramos se requirieron miles de años y millones de 
fallas. A otra escala, algo ha parecido ha sucedido con las antiguas obras del hombre: llegar 
a algunas de las formas que admiramos por su atrevimiento estructural implicó muchos 
intentos fallidos que fueron definiendo los límites dentro de los que se podían resolver en 
forma segura algunos tipos de estructuras con determinados materiales. 
 
 Los primeros intentos de sistematización del proceso de diseño fueron el 
establecimiento de reglas geométricas que debían observarse para materiales y elementos 
constructivos dados, con el objetivo de asegurar su estabilidad. Muchas de esas reglas 
fueron recopiladas por Vitruvio en el siglo I. Fueron de uso común hasta el renacimiento, 
cuando la popularización del método experimental condujo a procesos más refinados. Aún 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
se aprendía empíricamente, pero se pretendía sistematizar el proceso; esto incluía la 
realización de experimentos de manera controlada para deducir de ellos de reglas de validez 
general. Ciertas soluciones para favorece la estabilidad de las estructuras evidencian un 
claro conocimiento de la estática y de la resistencia de materiales, sin embargo la 
incorporación de bases teóricas sólidas y generales a los procedimientos de diseño ha sido 
muy lenta y puede considerarse al diseño estructural como un producto de este siglo. 
 
 Con frecuencia se ha externado la opinión de que no se justifica el empleo de los 
refinados métodos de diseño a los que se suele recurrir en la actualidad, dado que sin ellos 
se pudieron realizar estructuras extraordinariamente eficientes y que han durado siglos, 
bastando para ello únicamente la intuición, el buen sentido estructural y la experiencia del 
comportamiento de estructuras previas. De lo expuesto anteriormente debe parecer evidente 
que el procedimiento empírico tiene la grave limitación de que es confiable sólo si se trata 
de estructuras esencialmente similares a otras ya existentes y comprobadas y que resulta 
muy peligroso extrapolar la experiencia a condiciones diferentes a las previas. El empleo 
del procedimiento de prueba y error es una forma muy costosa de ir afinando el diseño de 
estructuras reales. La intuición y el buen sentido estructural son bases esenciales de un buen 
diseño, pero sólo la justificación teórica de lo que se ha imaginado por ese medio, puede 
dar lugar a una estructuraconfiable. La experimentación en estructuras debe dejarse para el 
laboratorio o para el estudio de prototipos y no hacerse en las construcciones. 
 
 Actualmente el proyectista cuenta para apoyar su intuición esencialmente con 
tres tipos de ayuda: los métodos analíticos, las normas y manuales, y la 
experimentación. Deben considerarse estás como herramientas que ayuden y facilitan el 
proceso mental a través del cual se desarrolla el diseño y no como la esencia del diseño 
mismo que puede sustituir el proceso creativo, el razonamiento lógico y el examen crítico 
del problema. 
 
 Los métodos analíticos han tenido un desarrollo extraordinario en las últimas 
décadas. Se cuenta con procedimientos de cálculo de solicitaciones en modelos sumamente 
refinados de estructuras muy complejas, los cuales deben de tomar en cuenta efectos como 
la no linealidad del comportamiento de los materiales, la interacción de la estructura con el 
suelo y el comportamiento dinámico. No hay que olvidar, sin embargo, que lo que analizan 
estos métodos son “modelos” o sea idealizaciones matemáticas tanto de la estructura 
misma, como de las acciones a las que esta sujeta y de los materiales de los que está 
compuesta. Aunque por regla general siempre debe tenderse al empleo de los métodos de 
análisis que mejor representen el fenómeno que se quiere estudiar, conviene llamar la 
atención acerca del peligro que representa que un proyectista poco familiarizado con un 
procedimiento de análisis muy refinado, pierda el sentido físico del problema que está 
resolviendo, que no sepa determinar de manera adecuada los datos que alimenten el modelo 
y que no tenga sensibilidad para juzgar sobre si los resultados que está obteniendo son o no 
realistas. 
 
 En los que concierne al segundo tipo de herramientas, la experiencia acumulada a 
través de la solución analítica de un gran numero de problemas, de la observación del 
comportamiento de las estructuras reales y de la experimentación e investigación realizadas 
en ese campo, está vaciada en una gran variedad de códigos, recomendaciones, 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
especificaciones y manuales que constituyen un apoyo insustituible para el proyectista. 
Desde la definición de las cargas de diseño y de los otros datos básicos de diseño, hasta la 
elección de los métodos de análisis más adecuados y su solución sistematizada para un 
número de casos particulares y hasta la determinación de las características de los 
elementos estructurales necesarios para cumplir con determinadas condiciones de carga y la 
definición de muy diversos detalles de la estructura, se pueden encontrar en esos 
documentos, lo que simplifica extraordinariamente la labor de diseño. Debe sin embargo 
prevenirse contra el empleo indiscriminado de esas herramientas; el proyectista debe 
ejercer su juicio para determinar si su caso particular cumple con las hipótesis y 
limitaciones con que se elaboraron las tablas, gráficas o especificaciones generales. 
 
 La práctica del diseño estructural tiende en una forma natural hacia una creciente 
automatización, impulsada aceleradamente por la popularización del empleo de las 
computadoras. Es común el empleo de programas de cómputo en el análisis estructural y su 
uso está difundiendo también en la etapa de dimensionamiento, hasta llegar a la elaboración 
misma de los planos estructurales y de las especificaciones. Este proceso es sin duda 
benéfico y va a reanudar en una mayor eficacia y precisión en el diseño, en cuanto se 
emplee con cordura. Buena parte del tiempo de un proyectista en una oficina de diseño 
estructural se dedica a la realización de cálculos rutinarios y a la preparación de detalles 
más o menos estandarizados. Al recurrir a procedimientos automatizados de cálculos, se 
libera al proyectista de esas tareas rutinarias y se le permite dedicar su atención a los 
problemas fundamentales de la concepción de la estructura y de la solución de sus aspectos 
básicos, así como la revisión de resultados. Es motivo, sin embargo, de gran preocupación 
observar lo que sucede en diversas oficinas de proyectos, donde la implantación de sistemas 
automatizados de análisis y dimensionamiento ha dado lugar a la aparición de una nueva 
clase de empleo subprofesional para el ingeniero, el del “codificador”, quien tiene que 
preparar datos de las cargas y las propiedades de la estructura de acuerdo con ciertas reglas 
preestablecidas e introducirlas en un sistema de computo. Como resultado del proceso 
recibe alguno cientos de hojas de computadora entre cuyos cientos de miles de números 
debe elegir unos cuantos que le sirven para revisar si cumplen con lo que un “instructivo de 
salida” le indica. En otros casos recibe ya las características finales de la estructura en sus 
aspectos generales o hasta su mayor detalle. No se busca en esos casos eliminar labores 
rutinarias al ingeniero, sino eliminar al ingeniero, realizar el proyecto sin necesidad de un 
director pasante; el autómata no es en ese caso sólo la computadora sino también su 
usuario. Los más grandes errores se comenten cuando el responsable del proyecto pierde el 
control sobre el significado de los números que están generando a todo lo largo del proceso. 
 
 Tanto en lo que se refiere al empleo de manuales y ayudas de diseño, como al de los 
programas de cómputo, el proyectista debería tener grabados en su mente los siguientes 
mandamientos. 
 
1) Nunca uses una de esas herramientas si no sabes en que teoría se basa, qué 
hipótesis tiene implícitas y qué limitaciones existen para su uso. 
2) Después de asegurarte que es aplicable a tu caso particular, cuida que puedas 
obtener los datos que se requieran para su empleo y pon atención en emplear las 
unidades correctas. 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
3) Una vez obtenidos los resultados, examínalos críticamente, ve si hace sentido; si 
es posible compruébalos con otro procedi0miento aproximado, hasta que estés 
convencido de que no hay errores gruesos, en el proceso. 
4) Analiza qué aspectos no han sido tomados en cuenta en ese proceso y asegúrate 
que no alteren el diseño. Por ejemplo, ninguna de esas herramientas suele tomar 
en cuenta concentraciones de esfuerzos en los puntos de aplicación de las cargas 
o en irregularidades locales; si se dan estas condiciones en tu estructura, 
revídelas por separado. 
 
Una valiosa ayuda para el proceso de diseño puede obtenerse a través de la 
experimentación; se trata de estudiar los fenómenos, ahora no a través de modelos 
analíticos de la estructura, sino a través de modelos físicos de la misma. Esto puede llevarse 
a muy diversos niveles. En ocasiones resulta muy útil para entender un aspecto parcial de 
cómo responde una estructura ante determinado tipo de carga, hacer un modelo muy 
simplista de ella, a base de palitos de madera de balsa o de las piezas de un mecano por 
ejemplo, y aplicarle empujes con las manos. No de trata de obtener determinaciones 
cuantitativas de la respuesta, sino de lograr una representación física de la manera en que se 
deforma la estructura. Esto resulta para algunas mentes menos dadas al razonamiento 
abstracto más convincente y confiable que los resultados de un modelo similar resuelto 
analíticamente. 
 
Una forma mucho más refinada de proceder es a través del ensaye de un modelo a 
escala de la estructura, o de parte de ella. En este caso las dimensiones, las propiedades de 
los materiales y las cargas en el modelo se determinan siguiendo los requisitos estrictos 
fijados por relaciones deducidas de una teoría llamada análisis dimensional. De esta 
manera, la respuesta del modelo ante determinado sistema de carga, medida en términos de 
desplazamientoso deformaciones, se puede relacionar con la de la estructura real y sacar de 
ello conclusiones acerca de la bondad del diseño. Nuevamente, este método tiene la ventaja 
de permitir una observación objetiva y física del fenómeno. Sin embargo, la necesidad de 
emplear reducciones muy grandes en la escala del modelo con respecto a la estructura real 
lleva, por los requisitos del análisis dimensional, al empleo de materiales que tienen 
propiedades mecánicas radicalmente distintas en el modelo con respecto a las del prototipo, 
por lo cual difícilmente puede representarse el comportamiento de la estructura más allá de 
un intervalo inicial lineal. Esto, junto con la dificultad de reproducir fielmente la estructura 
es sus mínimos detalles que puedan influir significativamente en la respuesta estructural, 
hace que difícilmente pueda obtenerse en modelos físicos resultados más confiables de los 
que se obtienen por medio de modelos analíticos. 
 
 Actualmente están disponibles sistemas de cómputo que permiten generar una gran 
variedad de modelos estructurales y analizar su respuesta ante una gran variedad de 
condiciones de carga. Estos sistemas permiten visualizar en forma gráfica los modelos y 
generar de manera automática muchas de las propiedades geométricas y mecánicas 
requeridas para el análisis. También cuentan con post-procesadoras de resultados que 
generan representaciones gráficas de las configuraciones de deformaciones y de esfuerzos, 
o aun de las formas de vibrar las estructuras sujetas a efectos dinámicos. La mayoría de 
estos sistemas de cómputo están basados en la técnica de elementos finitos. La complejidad 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
de los problemas y el número de ecuaciones simultáneas que estos sistemas pueden resolver 
son asombrosos. Un ejemplo lo constituye el modelo de la catedral de la ciudad de México 
que cuenta con 9000 elementos finitos y cuyo análisis requiere la solución de 3000 
ecuaciones simultáneas. La posibilidad de obtener la distribución de esfuerzos a la largo de 
la estructura para los efectos del peso propio, ha hecho caer en desuso los estudios sobre 
modelos físicos para análisis de esfuerzos, como los modelos fotoelásticos muy en voga 
hace algunas décadas. 
 
 Casos en que los modelos físicos a escala pequeña tienen todavía vigencia son, por 
ejemplo, la determinación de los efectos de viento en una estructura de forma geométrica 
compleja, algunos análisis de efectos dinámicos, y en general en todos aquellos en que no 
se cuente todavía con una modelación teórica confiable del fenómeno. 
 
 Otro tipo de estudios experimentales son los que se realizan en prototipos de 
estructuras o de parte de ellas. En estos casos se puede reproducir la estructura con los 
materiales reales, con los mismos procedimientos constructivos y con todos sus detalles, 
por tanto se comparativa se presenta de manera mucho más compleja y confiable de lo que 
pueda hacerse en un modelo analítico. Los especimenes resultan sin embargo muy costosos 
y se justifican sólo para estructuras repetitivas de gran importancia. 
 
 Una modalidad de este tipo de estudios son las pruebas de carga en que la estructura 
misma se somete a cargas que reproducen las que deben soportar su operación normal o 
ante condiciones extraordinarias. Esto constituye una comprobación directa de la seguridad 
de la estructura. Estas pruebas tienen el inconveniente de ser costosas, de que resulta difícil 
de reproducir de manera realista el efecto de las muy diversas acciones que pueda afectar la 
estructura y de que se pone en peligro de falla la estructura misma. Los reglamentos exigen 
en general que algunos tipos de estructuras de capital importancia se sometan a 
comprobaciones físicas de su capacidad a través de pruebas de cargas realizadas en forma 
estándar.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Meli Piralla, DISEÑO ESTRUCTURAL, 2a Edición, Capitulo 1, Limusa Noriega Editores, México D. F. Páginas 21-26 
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.4 ESTADOS LÍMITE. 
 
Toda edificación debe contar con un sistema estructural que permita el flujo 
adecuado de las fuerzas que generan las distintas cargas, para que dichas fuerzas puedan ser 
transmitidas de manera continua y eficiente hasta la cimentación. Debe contar además con 
una cimentación que garantice la correcta transmisión de dichas fuerzas al subsuelo. 
 
Toda estructura y cada una de sus partes deben diseñarse para cumplir con los 
requisitos básicos siguientes: 
 
I.- Tener seguridad adecuada contra la aparición de estados limite de falla posible 
ante la combinación de cargas más desfavorables que puedan presentarse durante su vida 
esperada. 
 
II. – No rebasar ningún estado límite de servicio ante combinaciones de cargas que 
no corresponden a condiciones normales de operación. 
 
Estado límite de falla. Se considera estado limite de falla cualquier situación que 
corresponda al agotamiento de la capacidad de carga de la estructura o de cualquiera de sus 
componentes, incluyendo la cimentación, o al hecho de que ocurran daños irreversibles que 
afecten significativamente su resistencia ante nuevas aplicaciones de carga. 
 
 Es importante tener conciencia que las estructuras se van agotando, por ejemplo 
cada sismo que resiste una estructura le resta 10% de su capacidad de carga, por otro lado el 
concreto tiene una duración de entre 50 y 80 años, a partir de entonces su capacidad de 
resistencia se reduce.2 
 
 
 
ESTADO LÍMITE DE FALLA
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
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CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
Estado límite de servicio. Se considerara como estado limite de servicio la 
ocurrencia de desplazamientos, agrietamientos, vibraciones o daños que afecten el correcto 
funcionamiento de la edificación, pero que no perjudiquen su capacidad para soportar 
cargas. 2 
 
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Arnal Simón Luis, Betancourt Suárez Max, REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL, 5a Edición, Titulo sexto, Trillas, México D. F. 2005. 
Páginas 126-127 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
26
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.5 ACCIONES DE DISEÑO. 
 
Por acciones se entiende lo que generalmente se denominan cargas. Pero esta 
designación más general incluye a todos los agentes externos que inducen en la estructura 
fuerzas internas, esfuerzos y deformaciones. Por tanto, además de las cargas propiamente 
dichas, se incluye las deformaciones impuestas, como los hundimientos de la cimentación y 
los cambios volumétricos, así como los efectos ambientales de viento, temperatura, 
corrosión, etcétera. 
 
En el diseño de toda estructura deben tomarse en cuenta los efectos de las cargas 
muertas, de las cargas vivas, del sismo y del viento, cuando este último sea significativo. 
 
Cuando sean relevantes, deben tomarse en cuenta los efectos producidos por otras 
acciones, como los empujes de tierras y líquidos, los cambios de temperatura, las 
contracciones de los materiales, los hundimientos de los apoyos y las demandas originadas 
por el funcionamiento de maquinaria y equipo que no estén tomadas en cuenta en las 
cargas. 
 
 
 
 
 
VIENTOCARGA VI VA
PARA EL DISEÑO DE 
UNA ESTRUCTURA 
SE TOMAN EN 
CUENTA
CARGAS MUERTAS
SISMO
 
 
 
 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
27
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DELDISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
 Se considerarán tres categorías de acciones, de acuerdo con la duración en que 
obren sobre las estructuras con su intensidad máxima. 
 
 Estas son: 
 
a) Las acciones permanentes. Son las que obran en forma continua sobre la 
estructura y cuya intensidad varía poco con el tiempo. Las principales acciones 
que pertenecen a esta categoría son: la carga muerta; el empuje estático de 
suelos y de líquidos y las deformaciones y desplazamientos impuestos a la 
estructura que varían poco con el tiempo, como los debidos a presfuerzo o a 
movimientos diferenciales permanentes de los apoyos. 
 
b) Las acciones variables. Son las que obran sobre la estructura con una 
intensidad que varía significativamente con el tiempo. Las principales acciones 
que entran en esta categoría son: la carga viva; los efectos de temperatura; las 
deformaciones impuestas y los hundimientos diferenciales que tengan una 
intensidad variable con el tiempo, y las acciones debidas al funcionamiento de 
maquinaria y equipo, incluyendo loso efectos dinámicos que pueden presentarse 
debido a vibraciones, impacto o frenado; y 
 
c) Las acciones accidentales. Son las que no se deben al funcionamiento normal 
de la edificación y que pueden alcanzar intensidades significativas sólo durante 
lapsos breves. Pertenecen a esta categoría: las acciones sísmicas; los efectos del 
viento; las cargas de granizo; los efectos de explosiones, los incendios y otros 
fenómenos que puedan presentarse en casos extraordinarios. Será necesario 
tomar precauciones en las estructuras, en su cimentación y en los detalles 
constructivos, para evitar un comportamiento catastrófico de la estructura para el 
caso de que ocurran estas acciones. 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
28
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
ESTRUCTURA
1.− ACCIONES PERMANENTES
1I.− ACCIONES VARIABLES
DEFORMACIONES Y
DESPLAZAMIENTOS 
A LA ESTRUCTURA
 CARGA
MUERTA
EMPUJE ESTÁTICO
DE TIERRA Y LÍQUIDOS
ESTRUCTURA
TEMPERATURA
HUNDIMINETOS
DIFERENCIALES
VIENTO
Y OTROS 
FENÓMENOS
INCENDIO
ACCIONES POR
FUNCIOMAMIEN−
TO DE 
MAQUINARIA
1II.− ACCIONES ACCIDENTALES
EXPLOSIÓN
CLASIFICACCIÓN DE LAS ACIONES
CARGA 
 VIVA
 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
29
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 En la seguridad de una estructura debe verificarse para el efecto combinado de todas 
las acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente, 
considerándose dos categorías de combinaciones. 
 
 Las fuerzas internas y las deformaciones producidas por las acciones se 
determinarán mediante un análisis estructural realizado por un método reconocido que tome 
en cuenta las propiedades de los materiales ante los tipos de carga que se estén 
considerando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Arnal Simón Luis, Betancourt Suárez Max, REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL, 5a Edición, Titulo sexto, Trillas, México D. F. 2005. 
Páginas 128-129 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
30
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.6 RESISTENICA DE DISEÑO. 
 
 Se entenderá por resistencia a la magnitud de una acción, o de una combinación de 
acciones, que provocaría la aparición de un estado límite de falla de la estructura o 
cualesquiera de sus componentes. 
 
 
E
S
TR
U
C
TU
R
A
RE
S
IS
TE
NC
IA
 
 
 
La resistencia de diseño se determinará por procedimientos analíticos basados en 
evidencia teórica y experimental, o con procedimientos experimentales. 
 
 
ESTRUCTURA
DEFORMACION 
POR ACCIONES
FUERZAS
INTERNAS
DEFORMACION 
POR ACCIONES
DEFORMACION 
POR ACCIONES
ANÁLISIS ESTRUCTURAL 
K−2X
Y=22
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
31
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 La determinación de la resistencia de diseño por procedimientos experimentales 
podrá llevarse a cabo por medio de ensayes diseñados para simular, en modelos físicos de 
la estructura o de porciones de ella. 
 
 Cuando se trate de estructuras o elementos estructurales que produzcan en forma 
industrializada, los ensayes se harán sobre muestras de la producción o de prototipos. En 
otros casos los ensayes podrán efectuarse sobre modelos de la estructura en cuestión. 
 
 La selección de las partes de la estructura que se ensayen y del sistema de carga que 
se aplique deberá hacerse de manera que se obtengan las condiciones más desfavorables 
que puedan presentarse en la práctica, pero tomando en cuenta la interacción con otros 
elementos estructurales. 
 
 
 
 
 
 Con base en los resultados de los ensayes, se deducirá una resistencia de diseño, 
tomando en cuenta las posibles diferencias entre las propiedades mecánicas y geométricas 
medidas en los especimenes ensayados y las que puedan esperarse en las estructuras reales. 
 
 Se revisará que las distintas combinaciones de acciones y para cualquier estado 
límite de falla posible, la resistencia de diseño sea mayor o igual al efecto de las acciones 
que intervengan en la combinación de cargas en estudio, multiplicado por los factores de 
carga correspondientes. 
 
 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
32
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 También se revisará que bajo el efecto de las posibles combinaciones de acciones 
sin multiplicar por factores de carga, no rebase algún estado límite de servicio2. 
 
 
 
RESISTENCIA
 
DE 
 DISEÑO 
EF
EC
TO
 
 D
E 
LA
S
AC
C
IO
N
ES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Arnal Simón Luis, Betancourt Suárez Max, REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL, 5a Edición, Titulo sexto, Trillas, México D. F. 2005. 
Páginas 128-129 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
33
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
I.7 REPASO Y RESUMEN DEL CAPITULO. 
 
I.1. – El ámbito del diseño estructural. 
 
Conceptos vistos en el tema. 
 
A) Diseño Estructural. 
B) Descripción del proceso de construcción por el método tradicional y con la 
aplicación de la ingeniería de sistemas. 
 
 
 
DISEÑO 
ESTRUCTURAL
Actividades 
Proyectista 
Formas Dimensiones Detalles 
Estructura 
Abarca 
Que desarrolla 
 Elaboran 
De una 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
34
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
B1) Descripción del proceso de construcción por el método tradicional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONSTRUCCIÓN 
Sistema 
Edificio 
Obra Proyecto 
Instalaciones Arquitectónico Estructural 
Solución 
optima 
Procedimientos 
constructivos
Costos y tiempos 
Solución optima 
Puede describirse como
Por ejemplo
Esta integrado
Incluye Pide modificaciones 
en función 
Que representan 
ventajas 
Para obtener 
Interactúan 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
35
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
B2) Descripción del proceso de construcción con la aplicación de la ingeniería de sistemas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONSTRUCCIÓN
Sistema 
Edificio 
Puede describirse
Por ejemplo
Obra 
Proyecto 
Arquitectónico Estructural Instalaciones
Jefe o 
Coordinador
Esta integrado 
Incluye 
Solución 
optima
Interactúan 
bajo 
Con el objetivo 
TESIS: ANÁLISISY DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
36
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.2. – El proceso del diseño estructural. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EL PROCESO DEL DISEÑO 
ESTRUCTURAL
Como son
 
ANÁLISIS DIMENSIONAMIENTOESTRUCTURACIÓN 
CARACTERÍSTICAS 
MÁS ESCENCIALES 
DIMENSIONES 
ARREGLOS DE 
LOS 
ELEMENTOS 
CONSTITUTIVOS 
MATERIALES 
DETERMINAR LOS 
CARGOS DE DISEÑO 
MODELACION 
DE LA 
ESTRUCTURA 
DETERMINAR 
LOS EFECTOS 
DE LAS 
CARGAS DE 
DISEÑO
CARGAS 
VIVIENTES 
CARGAS 
MUERTAS 
FUERZAS INTERNAS 
EN LAS BARRAS 
FUERZAS 
AXIALES 
MOMENTOS 
DE TORSIÓN 
MOMENTOS 
FLEXIONANTES
PLANOS Y 
ESPECIFICACIONES 
CUMPLA 
CON LOS 
REQUISITOS 
DE 
SEGURIDAD 
Abarca
 Incluye 
Incluye Elaboran
FUERZAS 
CORTANTES 
Que son 
Ejemplo 
 Revisa 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
37
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.3. – Las herramientas de diseño. 
 
 
 
I.4. – Estados límite. 
 
 
 
ESTRUCTURA
ESTADO LÍMITE DE FALLA ESTADO LÍMITE DE SERVICIO 
COMO CUALQUIER SITUACIÓN QUE 
CORRESPONDA AL AGOTAMIENTO DE 
LA CAPACIDAD DE CARGA DE LA 
ESTRUCTURA, O AL HECHO DE QUE 
OCURRAN DAÑOS IRREVERSIBLES 
COMO LA OCURRENICA DE 
DESPLAZAMIENTOS, 
AGRIETAMIENTOS, VIBRACIONES O 
DAÑOS QUE AFECTEN EL CORRECTO 
FUNCIONAMIENTO DE LA 
ESTRUCTURA, PERO QUE NO 
PERJUDIQUEN SU CAPACIDAD PARA 
RESISTIR LAS CARGAS 
Debe diseñarse para 
Tener seguridad contra la aparición No rebasar 
Se define Se define 
LAS HERRAMIENTAS DE DISEÑO 
MÉTODOS ANÁLITICOS NORMAS Y MANUALES EXPERIMENTACIÓN
NO LINEALIDAD 
DEL 
COMPORTAMIENTO 
DE LOS 
MATERIALES 
INTERACCIÓN 
DE LA 
ESTRUCTURA 
CON EL 
SUELO 
COMPORTAMIENTO 
DINÁMICO 
CARGAS DE DISEÑO 
ELECCIÓN DEL 
MÉTODOS DE 
ANÁLISIS
SOLUCIÓN 
SISTEMATIZADA
DETERMINACION DE 
LAS CARACTERISTICAS 
DE LOS ELEMETNOS 
ESTRUCTURALES 
DEFINICIÓN DE MUY 
DIVERSOS DETALLES 
DE LA ESTRUCTURA
MODELOS FISICOS
MODELO A ESCALA
Abarcan
 Toma en cuenta Proporciona Se estudia a través 
Por ejemplo 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
38
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
I.5. – Acciones de diseño. 
 
 
 
 
 
CARGAS 
ACCIONES 
ESTRUCTURA
FUERZAS INTERNAS DEFORMACIONES ESFUERZOS
AGENTES 
EXTERNOS 
Son 
Solo que incluyen 
Que inducen a ala 
ACCIONES
ACCIONES PERMANENTES ACCIONES VARIABLES ACCIONES 
ACCIDENTALES 
LAS QUE OBRAN EN 
FORMA CONTINUA 
SOBRE LA ESTRUCTURA 
LAS QUE OBRAN SOBRE 
LA ESTRUCTURA CON 
UNA INTENSIDAD QUE 
VARIA 
SIGNIFICATIVAMENTE 
CON EL TIEMPO 
LAS QUE NO SE 
DEBEN AL 
FUNCIONAMIENTO 
NORMAL DE LA 
CARGA 
MUERTA 
EMPUJE 
ESTÁTICO DE 
SUELOS Y DE 
LÍQUIDOS
DEFORMACIONES 
Y 
DESPLAZAMIENTO
CARGA 
VIVA 
EFECTOS DE 
TEMPERATURA 
DEFORMACIONES HUNDIMIENTOS 
FUNCIONAMIENTO DE 
MAQUINARIA Y EQUIPO
VIENTO 
SISMO 
GRANIZO EXPLOSIONES 
E INCENDIO, 
ETC.
Se dividen 
Son 
Son
Son
Como 
Como 
Como 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
39
CAPITULO [I] BASES Y CRITERIOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL. 
 
I.6. – Resistencia de diseño. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESISTENCIA 
MAGNITUD DE 
UNA ACCION
COMBINACION 
DE ACCIONES
UN ESTADO 
LIMITE DE FALLA
ESTRUCTURA 
Se define 
como una 
O 
Que provocaría 
En una 
CUALQUIERA DE 
SUS 
COMPONENETES 
O en 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
40
CAPITULO [II] DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO. 
II. DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO. 
 
II.1 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIA ESTRUCTURAL. 
 
Alta resistencia. La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será 
relativamente bajo el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes de 
grandes claros, en edificios altos y en estructuras con condiciones deficientes en la 
cimentación. 
 
Uniformidad. Las propiedades del acero no cambian apreciablemente en el tiempo 
como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. 
 
Elasticidad. El acero se acerca más en su comportamiento a las hipótesis de diseño 
que la mayoría de los materiales, gracias a que sigue la ley de Hooke hasta esfuerzos 
bastante altos. Los momentos de inercia de una estructura de acero pueden calcularse 
exactamente, en tanto que los valores obtenidos para una estructura de concreto reforzado 
son relativamente imprecisos. 
 
Durabilidad. Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran 
indefinidamente. Investigaciones realizadas en los aceros modernos, indica que bajo ciertas 
condiciones no se requiere ningún mantenimiento a base de pintura. 
 
Ductilidad. La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes 
deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. Cuando se prueba a tensión un 
acero con bajo contenido de carbono, ocurre una reducción considerable de la sección 
transversal y un gran alargamiento en le punto de falla, antes de que se presente una 
fractura. Un material que no tenga esta propiedad probablemente será duro y frágil y se 
romperá al someterlo a un golpe repentino. 
En miembros estructurales sometidos a cargas normales se desarrollan altas 
concentraciones de esfuerzos en varios puntos. La naturaleza dúctil de los aceros 
estructurales comunes les permiten fluir localmente es esos puntos, evitándose así fallas 
prematuras. Una ventaja adicional de las estructuras dúctiles es que, al sobrecargarlas, sus 
grandes deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla. 
 
Tenacidad. Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y 
ductilidad. Un miembro de acero cargado hasta que se presentan grandes deformaciones 
será aun capaz de resistir grandes fuerzas. Esta es una característica muy importante porque 
indica que los miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su 
formación y montaje, sin fracturarse, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y 
taladrarlos sin daño aparente. La propiedad de un material para absorber energía en grandes 
cantidades se denomina tenacidad. 
 
Ampliaciones de las estructuras existentes. Las estructuras de acero se adaptan 
muy bien a posibles adiciones. Se puede añadir nuevas crujías e incluso alas enteras a 
estructuras de acero ya existentes y los puentes de acero con frecuencia pueden ampliarse. 
 
TESIS: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO, DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON LAS ESPECIFICACIONES A.I.S.C. MÉTODO L.R.F.D. 1993.
41
CAPITULO [II] DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO. 
Propiedades diversas. Otras ventajas importantes del acero estructural son: a) gran 
facilidad para unir diversos miembros de varios tipos de conexión como son la soldadura, 
los tornillos y los remaches; b) posibilidad de prefabricar los miembros; c)rapidez de 
montaje; d) gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaños y formas; e) 
resistencia a la fatiga; f) reuso posible después de desmontar una estructura y g) posibilidad 
de venderlo como "chatarra" aunque no pueda utilizarse en su forma existente. El acero es 
el material reutilizable por excelencia.3 
 
II.2 DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL. 
 
Costo de mantenimiento. La mayor parte de los aceros son susceptibles a la 
corrosión al estar expuesto al aire y al agua y, por consiguiente, deben pintarse 
periódicamente. El uso de aceros intemperizados para ciertas aplicaciones, tiende a eliminar 
este costo. 
 
Costo de la protección contra el fuego. Aunque algunos miembros estructurales 
son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios, 
cuando los otros materiales de un edificio se queman. Han ocurrido muchos incendios