DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

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DISEÑO DE 
ESTRUCTURA 
DE ACERO
Ing. Aurimar Pereira
DISEÑO DE 
ESTRUCTURA 
DE ACERO
Ing. Aurimar Pereira
UNIDAD I
CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO.
ANÁLISIS ESTRUCTURAL.
CARGAS DE DISEÑO.
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
ACERO
Es uno de los materiales de fabricación y 
construcción más versátil, más adaptable y más 
ampliamente usado
❖ Acero común.
➢Acero con bajo contenido de carbono (entre 0,12 y 0,6% en peso).
➢El más usado por muchos años en puentes y edificios.
➢La variación del contenido de carbono influye en sus propiedades mecánicas.
➢Sidetur AE25, ASTM A36, Din ST37.
❖ Aceros de alta resistencia.
➢Contenidos elevados de carbono (entre el 1,4 y 1,7% en peso) o de aleaciones.
➢Incremento en su punto de cedencia y disminución de la ductilidad.
❖ Aceros especiales.
➢Fabricados con sofisticadas aleaciones para cubrir necesidades específicas.
➢No todos son adecuados para su aplicación estructural.
➢Ejemplo: Cascos de submarinos, naves espaciales, máquinas de alta precisión, etc.
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Alta relación resistencia/peso
• Uniformidad
• Alta ductilidad
• Facilidad en la construcción y
• modificación de estructuras
• Fácilmente reciclable
• Durabilidad y resistencia a la corrosión
• Resistencia al impacto
VENTAJAS
• Costo de mantenimiento
• Costo de la protección contra el fuego
• Susceptibilidad al pandeo
• Fátiga
• Fractura frágil
DESVENTAJAS
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DIAGRAMAS DE TENSIÓN-DEFORMACIÓN DEL ACERO
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DIAGRAMA TENSIÓN-DEFORMACIÓN
Efectos del endurecimiento por deformación 
en el acero
CURVAS TÍPICAS TENSIÓN-DEFORMACIÓN 
PARA ACEROS ESTRUCTURALES
(Se han modificado para reflejar las propiedades 
específicas mínimas)
• Diseña de manera tal que las tensiones calculadas por efectos de las 
cargas de servicio no superen los valores máximos en las 
especificaciones.
• Trabaja en función de las Tensiones Admisibles (fracción de las 
tensiones cedentes del material).
• Basado en el análisis elástico de las estructuras: los miembros 
deben ser diseñados para comportarse elásticamente.
Diseño por Tensiones Admisibles (Allowable Stress Design, ASD)
• Los procedimientos de análisis y diseño son los de la teoría plástica 
o una combinación de análisis elástico con diseño plástico.
• Método de diseño por Estados Limites.
• Es consistente con el método de diseño para concreto Reforzado 
ACI-318.
• Considera un procedimiento probalistico.
• Provee un nivel mas uniforme de confiabilidad.
Diseño por Estados Límites (Load and Resistance Factor Design, LRFD)
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
• Diseña de manera tal que las tensiones calculadas por efectos de las 
cargas de servicio no superen los valores máximos en las 
especificaciones.
• Trabaja en función de las Tensiones Admisibles (fracción de las 
tensiones cedentes del material).
• Basado en el análisis elástico de las estructuras: los miembros 
deben ser diseñados para comportarse elásticamente.
Diseño por Tensiones Admisibles (Allowable Stress Design, ASD)
• Los procedimientos de análisis y diseño son los de la teoría plástica 
o una combinación de análisis elástico con diseño plástico.
• Método de diseño por Estados Limites.
• Es consistente con el método de diseño para concreto Reforzado 
ACI-318.
• Considera un procedimiento probalistico.
• Provee un nivel mas uniforme de confiabilidad.
Diseño por Estados Límites (Load and Resistance Factor Design, LRFD)
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Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
VENTAJAS DEL LRFD
Formato similar al de la 
Norma COVENIN-
MINDUR 1753 
Estructuras de Concreto 
Armado para 
Edificaciones, Análisis y 
Diseño, basada en la 
Norma ACI-318.
Facilita el uso de la 
norma sismorresistente 
COVENIN-
MINDUR 1756-2006, en 
la cual se establecen 
Niveles de Diseño en 
las diferentes zonas 
sísmicas del país.
Suministra una 
confiabilidad 
consistente para el 
sistema estructural y 
todos sus miembros y 
conexiones
Economía (menor peso) 
Congruente con el 
enfoque energético en 
Ingeniería Sísmica
FILOSOFÍA DE DISEÑO
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
∅𝑅𝑛 =෍
𝑖=1
𝑛
𝛾𝑖𝑄𝑖 ≥
𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍
𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒐𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐
𝑺𝒐𝒍𝒊𝒄𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆
𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐 𝒑𝒓𝒆𝒗𝒊𝒔𝒕𝒂𝒔
∅
Factor (normalmente menor que 1)
Toma en cuenta: la incertidumbre en la determinación de la 
resistencia nominal, incluye la variabilidad en la calidad de los 
materiales y en las dimensiones previstas, errores de construcción, 
idealizaciones de los modelos matemáticos, limitaciones en la 
teoría de análisis y diseño.
𝜸
Factor (normalmente mayor que 1)
Toma en cuenta: la incertidumbre en la determinación del sistema 
de cargas nominales Qi. Incluye la variabilidad del sistema de las 
cargas, modificaciones en el uso de la estructura, variación en los 
pesos unitarios, etc.
Combinaciones de Carga
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CAPITULO 10: COVENIN 1618-98 “Estructuras de Acero para Edificaciones
Método de los Estados Límites”
“El factor de mayoración para CV en las combinaciones 3, 4 y 6 será 
igual a 1.0 para estacionamientos, áreas empleadas como sitios de 
reuniones públicas y en todas las áreas donde la carga variable sea 
mayor de 500 kgf/m2 o en todos los casos en que el porcentaje de 
las acciones variables sea mayor del 25%”
Estado límite de Agotamiento Resistente
Se formularán las hipótesis de solicitaciones adecuadas para seleccionar el efecto más desfavorable bajo las 
condiciones previstas de utilización. En el diseño o en la verificación de este estado límite se considerarán 
independientemente las solicitaciones más desfavorable de las acciones debidas al viento o al sismo
≥
𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒎𝒊𝒏𝒐𝒓𝒂𝒅𝒂
𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒅𝒂𝒎𝒊𝒆𝒎𝒃𝒓𝒐
𝑺𝒐𝒍𝒊𝒄𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒎𝒂𝒚𝒐𝒓𝒂𝒅𝒂𝒔
(𝒄𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂)
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Para el control de deflexiones:
Ø Situación
1 Aplastamiento en pasadores
0,90 Vigas sometidas a flexión y corte
0,85 Aplastamiento del alma y en Agujeros
Estado límite de Servicio Factores de Resistencia
Cálculo de las Cargas por Viento W
En donde:
c: Es el coeficiente de forma 𝑐 = 1.2𝑠𝑒𝑛𝛼
𝛼: El ángulo de la superficie con la horizontal
q: Es la presión dinámica del viento ൗ𝒌𝒈𝒇
𝒎𝟐. 
Esta presión varia con la altura de la 
construcción.
𝑾 = 𝒄 ∗ 𝒒 𝑾 ≥ 𝟔𝟎 ൗ
𝒌𝒈𝒇
𝒎𝟐
Condiciones de la ubicación de 
la construcción
Altura de la construcción 
(m)
10 15 20 25
Normales en terreno llano 50 55 60 65
En terreno elevado no abrigado 100 110 120 125
Expuesto a orillas del mar 130 145 155 165
SECCIONES DE PERFILES DE ACERO
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PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE
➢ Piezas únicas, se obtienen por laminación en el proceso de colada continua. 
➢ Facilitan la solución de las conexiones y uniformidad estructural.
➢ Pueden ser:
✓ Laminados con alas paralelas, (series I, H), con nomenclatura de la serie 
americana WF (wide flange).
✓ Laminados normales de alas inclinadas, cuyas secciones pueden ser en I 
(doble te), U (forma de U o canales) ó L (perfiles en forma de L o angulares).
PERFILES ELECTROSOLDADOS
Fabricados a partir de bandas de acero 
estructural laminadas mediante el proceso 
continuo y automático de alta productividad. en 
caliente.
Perfiles de diferentes secciones y longitudes.
PERFILES SOLDADOS
➢ Fabricados mediante el corte, la composición y soldadura de chapas planas 
de acero
➢ Se adecua perfectamente a los requerimientos de diseño de acuerdo al 
análisis estructural que se realiza
➢ Las relaciones de las dimensiones en perfiles típicos H, I, son las siguientes:
CS, forma de H y altura igual al ancho del ala, h=b.
CVS, forma de H y proporción entrealtura y ancho es de 1.5:1.
VS, tipo I y la proporción entre altura y ancho del ala es de 2:1 y 3:1.
GALPONES
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Distribución Estructural
Construcciones techadas adaptables a un 
gran número de usos, cuya separación entre 
columnas permite grandes espacios libres de 
obstrucciones, con mayor libertad para la 
distribución de la tabiquería interna y un 
mayor aprovechamiento de las áreas útiles.
GALPONES
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Componentes
CLASIFICACIÓN DE LOS GALPONES
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UNIDAD II
EL ACERO COMO MATERIAL 
ESTRUCTURAL.
DEFINICIÓN.
CARACTERÍSTICAS GENERALES.
TIPOS.
USO DEL ACERO EN VENEZUELA.
NORMAS.
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ACERO
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Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, 
carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, 
fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas.
Ventajas
• Alta resistencia: Capaz de soportar grandes pesos, 
sin que su forma sea dañada o modificada.
• Homogeneidad en la calidad y fiabilidad del acero: 
A pesar del paso de los años, el acero estructural 
no cambia de apariencia, tampoco si está expuesto 
a altas temperaturas, como hemos comentado 
anteriormente.
• Alta ductilidad. El acero puede sufrir grandes 
presiones, que incluso puedan influir en su forma 
original, pero sin que la estructura llegue a colapsar 
y romperse.
• Resistente a la corrosión en condiciones normales. 
Aunque puede variar dependiendo de las 
condiciones climáticas.
• Alta tenacidad. Este acero puede ser doblado y 
molido.
• Permite ser soldado.
Desventajas
• Las propiedades mecánicas se deterioran 
gravemente a altas temperaturas. Este acero es 
relativamente elástico para ser metal. Aunque su 
reacción es igual a la compresión y a la tensión, ya 
que al ser sometido a grandes esfuerzos, puede 
comenzar a presentar un comportamiento como el 
de los materiales plásticos.
• Coste de mantenimiento. La mayor parte de los 
aceros son delicados a la corrosión si están 
expuestos continuamente al agua y al aire. Por ello, 
deben pintarse periódicamente.
• Coste de protección contra el fuego. Algunos 
aceros estructurales son incombustibles, aunque su 
resistencia se reduce notablemente durante los 
incendios
UNIDAD III
DISEÑO DE ELEMENTOS A TRACCIÓN.
SECCIONES UTILIZADAS.
SECCIONES PERFORADAS.
NORMAS.
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MIEMBRO SOMETIDO A TRACCIÓN
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Miembros estructurales solicitados 
a fuerza de tensión axial
Puede fallar por
Deformación excesiva Fractura
RESISTENCIA DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN :
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1. Fluencia en la Sección Bruta (total):
Se consideran los siguientes estados límites y la resistencia de diseño:
La resistencia del elemento (Pu) → Menor valor obtenido al considerar los siguientes modos de falla:
1. Estado límite de Fluencia en la Sección Bruta (total)
2. Fractura de la Sección Neta Efectiva
3. Fractura por Bloque de Corte
2. Fractura de la Sección Neta Efectiva:
Pu= ∅𝑻 𝑭𝒚 𝑨𝒈 ∅𝑻= 0,90
Donde:
Ag: Área bruta de la sección transversal.
Fy: Esfuerzo de fluencia.
Pu: Capacidad de carga ultima.
∅𝑻: Factor de minoración de la resistencia teórica.
Pu= ∅𝑻 𝑭𝒖 𝑨𝒆 ∅𝑻= 0,75
Donde:
Ae: Área neta efectiva.
Fu: Esfuerzo de rotura o tracción.
Pu: Capacidad de carga ultima..
RESISTENCIA DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN :
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3. Fractura por Bloque de Corte:
BLOQUE DE CORTANTE
Donde:
Ac: Área de corte.
At: Área en tracción.
Anc: Área neta en corte.
Anc: Área neta en corte.
Ant = Área neta en tracción
Se toma el mayor valor entre los dos casos siguientes:
a) Cedencia por corte y fractura por tracción:
Cuando Fu Ant ≥ 0.6 Fu Anc
Pu= 0.75 ( 0.60 Fy Ac + Fu Ant)
b) Cedencia por tracción y fractura por corte:
Cuando 0.6 Fu Ant > Fu Ant
Pu= 0.75 ( Fy At + 0.60 Fu Anc)
<< La falla en un miembro puede ocurrir a lo largo de una 
trayectoria que implique tensión en un plano y cortante 
en otro plano perpendicular. Es poco probable que la 
fractura ocurra en ambos
planos simultáneamente >>
REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
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1. Definir los esfuerzos de fluencia y rotura del acero Fy; Fu
2. Determinar el Pu actuante con base al análisis estructural
3. Evaluar el valor de Ag, área bruta total de la sección
4. Determinar la resistencia (Pu) debida al estado límite de fluencia en la sección del
área total → Pu = Øt Fy Ag
5. Determinar los diámetros de los pernos (dp) que atraviesan el elemento estructural y
a su vez, el diámetro de los agujeros (da) → da = dp + 3 mm
6. Determinar el ÁREA NETA de la sección total:
a) Si se tienen pernos en una sola línea el área neta:
An = Ag – t ∑da
Para el elemento 1,
An1 = Ag1 – t1 (2 da)
Para el elemento 2,
An2 = Ag2 – t2 (2 da)
REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
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b) Si se tienen pernos no alternados 
en varias líneas se debe encontrar 
la sección neta crítica para cada 
elemento de la conexión y se 
evalúa como en a)
Para el elemento 1,
Sección neta crítica es a-a
Para el elemento 2,
Sección neta crítica es c-c
c) Si se tienen pernos con huecos alternados la 
fractura puede no ser perpendicular a la fuerza de 
tensión, sino que su trayectoria puede ser 
diagonal. En este caso, se calcula el área neta a lo 
largo de diversas trayectorias
REVISIÓN DE ELEMENTOS SOMETIDOS A TRACCIÓN AXIAL PURA:
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ÁREA NETA EFECTIVA (Ae)
7. Determinar la resistencia a tensión debido al estado límite de fractura de área neta:
Pu = Øt Fu Ae
Se debe considerar cuando el flujo de esfuerzos de tracción en la sección transversal del miembro principal y la del 
miembro más pequeño conectado a él, no es 100% efectiva
❖ Caso General:
Cuando las fuerzas se transmiten a todos los elementos por medio de pernos o soldaduras.
An = Ae
❖ Miembros Apernados:
Si las fuerzas se transmiten por medio de tornillos o remaches a través de algunos pero no todos los elementos del 
miembro. El área neta efectiva de un miembro estructural conectado, se obtiene de multiplicar el área neta 
calculada, por un coeficiente de reducción Ct 1.
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Miembros Apernados:
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Aneta efectiva = Ae = Ct An
a) Cuando la fuerza de tracción es transmitida solamente por cordones de soldadura transversales → Ct = 1
Miembros conectados por cordones longitudinales de soldadura
b) Cuando la fuerza de tracción es transmitida a una placa plana mediante cordones de soldadura 
longitudinales a lo largo de ambos bordes próximos al extremo de la placa, debe ser L ≥W:
Donde:
L = Longitud de cada cordón de soldadura
W = ancho de la chapa (distancia entre los cordones de soldadura)
Ae = Ct An
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Perfiles I con Ancho de patín (bf) mayor a 2/3 de la altura (d):
bf > 2/3 d → Ae = Ct An
Perfiles I que no cumplan la condición anterior
Todos los miembros con conexiones atornilladas o remachadas con sólo dos conectores 
por hilera en la dirección de la fuerza
Ae = Ct An ; Ct =0.85
Ae = Ct An ; Ct =0.85
RELACIÓN DE ESBELTEZ (λ):
donde:
L= Longitud libre no arriostrada
r = Radio de giro
“ Esta esbeltez corresponde a consideraciones de evitar 
excesivas vibraciones o movimientos durante la 
fabricación, el montaje y el uso de la estructura. No 
responde a consideraciones de la integridad estructural ”
𝝀 =
𝑳
𝒓
≤ 𝟑𝟎𝟎
EJEMPLOS DE PLANOS CRÍTICOS EN LA SECCIÓN NETA EFECTIVA Y 
POR BLOQUE DE CORTE
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UNIDAD IV
DISEÑO DEELEMENTOS A 
COMPRESIÓN.
TEORÍA GENERAL DE COLUMNAS.
SECCIONES.
NORMAS.
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BARRA EN COMPRESIÓN La compresión ocurre cuando dos fuerzas actúan en la misma dirección 
y sentido contrario haciendo que el elemento se acorte y se deforme
“Si se presiona dos extremos de una barra delgada la misma no permanece recta, se acorta y se flexiona fuera de su eje ”
MIEMBRO SOMETIDO A COMPRESIÓN
Puede fallar por
La resistencia, la rigidez del material y la geometría (relación de esbeltez) del miembro.
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LONGITUD EFECTIVA (K) Euler predijo la ecuación de la deformada de una columna con apoyos 
simples, para la cual se tiene una carga crítica de pandeo igual a:
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MODOS DE FALLA DE UN ELEMENTO SOMETIDO A COMPRESIÓN
❖Cedencia en los apoyos.
❖Pandeo General del miembro.
▪Pandeo Flexional, NF.
▪Pandeo Torsional, NT.
▪Pandeo Flexotorsional, NFT.
❖Pandeo Local
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MODOS DE FALLA DE UN ELEMENTO SOMETIDO A COMPRESIÓN
Su estudio, se hace a través de las siguientes variables:
❖ Forma de la sección transversal ( NF, NT, NFT )
❖ Condiciones de apoyo o de vinculación (Factor de longitud efectiva K).
❖ Esbelteces locales de los elementos de la sección transversal (factor de reducción )
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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
La resistencia del diseño a compresión axial, será igual a:
Pu ≤ Øc Nt; Nt =Ag Fcr; Øc = 0.85
donde:
Pu = Suma de las cargas factorizadas
Nt = Resistencia nominal por compresión
Øc = Factor de resistencia para miembros a compresión
Fcr = Esfuerzo crítico de Pandeo
❖ Perfiles con dos ejes de simetría o simetría puntual:
Fcr → Menor valor entre → FcrF y FcrT → Según ejes principales
❖ Perfiles con un eje de simetría (*):
Fcr → Menor valor entre → FcrF y FcrFT → Según ejes principales
❖ Secciones asimétricas:
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PANDEO FLEXIONAL Se usan dos fórmulas para determinar la tensión crítica en columnas: una para 
columnas elásticas y otra para columnas inelásticas. Estas fórmulas están en función 
del término λc
donde:
Øas = Coeficiente de reducción por efecto del
pandeo local
λc = Parámetro de esbeltez
𝝀𝒄 =
𝑲𝑳
𝝅𝒓
𝑭𝒚
𝑬
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PANDEO TORSIONAL Y FLEXOTORSIONAL
Según sea el caso, FCR se designará 
como 𝐹𝑇CR ó 𝐹𝐹𝑇CR en las siguientes 
expresiones:
“Estas fórmulas están en función del término λe”
Fe se calculará según uno de los dos casos siguientes:
Pandeo Torsional, Fe = 𝑭𝑻CR
Pandeo Flexotorsional, Fe = 𝑭𝑻CR
donde:
Cw = Constante de torsión uniforme o de alabeo
J = Constante de torsión uniforme o de Saint-Venant
x0 , y0 = Coordenadas del centro de corte
G = Módulo de corte
donde:
Fey = Tensión elástica de pandeo flexional calculada según el eje de simetría
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ESTABILIDAD Y RELACIÓN Ancho/Espesor (b/t) para elementos comprimidos:
Se pueden diferenciar tres tipos de secciones:
→ Aquellas con un perfil suficientemente fuerte 
→ Capaz de desarrollar una distribución total de esfuerzos antes de 
pandearse
→ Aquellas en las que el esfuerzo de fluencia puede alcanzarse en 
algunos pero no en todos sus elementos, antes de pandearse 
→ No son capaces de alcanzar una distribución plástica de esfuerzo 
totales
→ Elementos con relación (b/t) > λr
→ Se pandearán elásticamente antes de que se alcance el esfuerzo de 
fluencia en cualquier parte de la flexión
COMPACTAS
NO COMPACTAS
ESBELTAS
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RELACIÓN Ancho/Espesor (b/t) para elementos rigidizados y no rigidizados:
Depende del tipo de sección del perfil:
a)
𝜆r=0,816
𝐸
𝐹𝑦−𝐹𝑟
Para las alas:
b)
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RELACIÓN Ancho/Espesor (b/t) para elementos rigidizados y no rigidizados:
Depende del tipo de sección del perfil:
c)
UNIDAD V
DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIÓN.
FLEXIÓN SIMPLE.
FLEXIÓN COMPUESTA.
SECCIONES.
NORMAS.
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COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS
Estas cargas sobre la viga generan momentos flectores y corte en el miembro
Su resistencia está dada por:
Inercia Condiciones de apoyo
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COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS
Sin embargo, esta resistencia puede verse reducida significativamente si no se toman 
previsiones contra el pandeo lateral de la viga
Puede prevenirse mediante
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RESISTENCIA DE VIGAS A FLEXIÓN SIMPLE
“La capacidad de la estructura no es agotada durante la formación de la primera articulación plástica”
“ Una viga que forme parte de una 
estructura diseñada plásticamente 
debe estar en capacidad de resistir 
el momento plástico completo”
PLASTIFICACIÓN DE UNA SECCIÓN COMPACTA
donde:
S = Módulo de sección elástico
Z = Módulo de sección plástico
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RESISTENCIA DE MIEMBROS EN FLEXIÓN
• Sección plástica (curva 1): Permite la redistribución de 
momentos → Se desarrollan deformaciones unitarias 
sin falla prematura de tipo frágil o por pandeo local o 
lateral → Mr =Mp.
• Sección compacta (curva 2): Libre de pandeo local, 
pero no satisface las condiciones de redistribución de 
momentos → Mr < Mp
• Sección no compacta (curva 3): Pierde su capacidad de 
carga prematuramente después del punto de fluencia 
→ Causa del pandeo local → Mr > My
• Sección esbelta (curva 4): Falla elásticamente por 
pandeo lateral o pandeo local Mr < Mcr
AISC Clasifica los perfiles según la relación (bf/2tf) para las alas y (h/tw) para el alma
donde:
λ = Razón Ancho- Espesor
λp = Límite superior para la categoría de compacta
λr = Límite superior para la categoría de no compacta
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FORMAS DE PANDEO
❖ Pandeo Local del Ala (PLF)
→ Si el ala en compresión es demasiado delgada
→ No es posible que la viga desarrolle el Momento Plástico
❖ Pandeo local del Alma (PLW)
→ En los puntos donde se apliquen cargas
puntuales y en los apoyos
→ Debido al aplastamiento (crushing) del alma; por pandeo 
localizado (crippling) en la proximidad de la carga
❖ Pandeo Lateral Torsional (PLT)
→ Vigas flectadas que no se encuentran adecuadamente
arriostradas, impidiendo su movimiento lateral
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PARÁMETROS DE ESBELTEZ
a) Canales (C) y Vigas ( I ) de simetría doble:
𝑀𝑟 = 𝐹𝐿 × 𝑆𝑥
𝑀𝑝 = 𝐹𝑦 × 𝑍𝑥
b) Canales (C) y Vigas ( ) de simetría sencilla:
𝑀𝑝 = 𝐹𝑦 × 𝑍𝑥 ≤ 1.5 𝑀𝑦 𝑀𝑟 = 𝐹𝐿 × 𝑆𝑥
donde:
PLT:
Fcr= Mcr / Sx
donde:
Iyc = Momento de inercia en y de una sección a compresión
I = Momento de inercia
Mcr = Momento crítico
J = Constante de torsión
PLF:
Fcr= 0.67 E/λ2 → Perfiles laminados
Fcr= 0.88 (E Kc)/λ2 → Perfiles soldados
donde:
𝜆 = ൗ𝑏 𝑡 𝜆𝑟 = 0,376
𝐸
𝐹𝑦
𝜆𝑟 = 0,82
𝐸
𝐹𝑦
Perfiles laminados
𝜆𝑟 = 0,94
𝐸
ൗ𝐹𝐿
𝐾𝑐
Perfiles soldados
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c) Sección cajón simétrica:
PARÁMETROS DE ESBELTEZ
Mp= Fy Zx ≤ 1.5 My Mr= Fy Sef
PLT: 
donde:
Mr = Momento límite por pandeo
Sef = Módulo de sección con respecto a eje mayor
Sx = Módulo de sección
PLF: 
COEFICIENTES DE PANDEO EN VIGAS
COEFICIENTE DE FLEXIÓN (Cb) Permite tener en cuenta las variaciones del diagrama de momentos
Ó Cb=1 → Conservador
donde:
M ¼ =Momento a ¼ de la luz
M ½ = Momento a ½ de la luz
M ¾ = Momento a ¾ de la luz
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COEFICIENTE DE FLEXIÓN (Cb)
Vigas simplemente apoyadas
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
PANDEO LATERAL DE PERFILES COMPACTOS
Fr = 700 K/cm2 → Perfiles laminados
Fr = 1160 K/cm2 → Perfiles soldados
(Fr = Esfuerzo residual)𝑀𝑟 = 𝐹𝐿 × 𝑆𝑥
𝐹𝐿 = 𝐹𝑦 − 𝐹𝑟
Canales (C) y Vigas ( I ) :
Rectangulares, sólidas o cajón:
1er CASO
Lb < Lp No hay PLT Mt = Mp
2do CASO
Lb < Lp < Lr 
3er CASO
Lb > Lr 
donde:
Mp = Momento plástico resistente
Mr = Momento elástico resistente
Mt = Momento total resistente
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PANDEO LATERAL DE PERFILES NO COMPACTOS
1er CASO
λ < λ p Mt = Mp
2do CASO
λp < λ < λ r
PLT
PLF y PLW
3er CASO
λ > λr
Mt = Mcr = Sx. Fcr ≤ Mp
DISEÑO POR CORTE
donde:
Mp = Momento plástico resistente
Mr = Momento elástico resistente
Mt = Momento total resistente
donde:
fv = Esfuerzo vertical cortante
V = Fuerza cortante
Q = 1er momento estático debido al eje neutro
𝑓𝑣 =
𝑉𝑄
𝐼𝐵
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
RESISTENCIA POR CORTE
Vu ≤ Øv. Vt Øv = 0.9 Vt = 0.6 Fy Aw Cv
Procedimiento de revisión:
❖ Calcular h/tw
❖ Calcular Cv, de acuerdo a las siguientes condiciones:
REVISIÓN POR FLEXIÓN (Deflexión) Cargas de servicio
Flechas permisibles:
a) Entrepiso con elevada fluencia de personas → Δp = L/360
b) Entrepiso con poca afluencia de personas → Δp =L/240
c) Techos → Δp = L/180
Δ =
5
384
×
𝑊 × 𝐿4
𝐸 × 𝐼
→ 𝐹𝑒𝑙𝑐ℎ𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒
UNIDAD VI
COMBINACIÓN DE ESFUERZOS.
DISEÑO A FLEXO-TRACCIÓN Y 
FLEXO-COMPRESIÓN.
NORMAS.
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
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MIEMBROS SOMETIDOS SIMULTÁNEAMENTE A ESFUERZOS NORMALES Y FLEXIÓN
Flexión con 
tracción 
axial
“Se reduce el chance de 
inestabilidad y la fluencia 
usualmente gobierna el diseño”
Flexión con
compresión
axial
“Se incrementa la posibilidad de 
inestabilidad; además cuando 
está presente la compresión 
axial, aparece un momento 
flector secundario, igual a la 
fuerza de compresión por el 
desplazamiento”
FLEXIÓN BIAXIAL Fórmula de Iteración
𝑀𝑢𝑥
∅𝑀𝑡𝑥
+
𝑀𝑢𝑦
∅𝑀𝑡𝑦
≤ 1 𝑀𝑡𝑦 = 1,5𝑀𝑦
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FLEXO-COMPRESIÓN BIAXIAL
Miembros de sección simétrica solicitados por fuerza axial y
momentos flectores
Fórmula de Iteración donde:
Pu = Fuerza axial actuante última
Nt = Resistencia nominal en compresión o tracción
Mu = Momento último actuante (x ó y)
Mt = Resistencia nominal a la flexión
Ø = Factor de minoración de resistencia a la carga axial
→ Øc =0.85 Miembros en compresión
→ Øt = 0.90 Miembros en tracción (fluencia)
→ Øt = 0.75 Miembros en tracción (fractura)
Øb = Factor de minoración en flexión → 0.90
ANÁLISIS DE SEGUNDO ORDEN Amplificación del momento
En el caso de estructuras con conexiones totalmente restringidas se permite un análisis simplificado a partir 
del análisis elástico de primer orden para obtener el valor de Mu utilizando la siguiente fórmula:
𝑀𝑢 = 𝐵1𝑀𝑛𝑡 + 𝐵2𝑀𝑙𝑡
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ANÁLISIS DE SEGUNDO ORDEN
donde:
Mnt= Resistencia a la flexión requerida del miembro, suponiendo que no hay traslación lateral del pórtico
Mlt = Resistencia a la flexión requerida del miembro debida solamente al desplazamiento lateral del pórtico
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ANÁLISIS DE SEGUNDO ORDEN
𝑀𝑢 = 𝐵1𝑀𝑛𝑡 + 𝐵2𝑀𝑙𝑡
MIEMBROS ARRIOSTRADOS LATERALMENTE
“Para asegurar que se verifique el Mmáx que pueda 
ocurrir en uno de sus extremos de miembro”
donde:
B1 = Factor de amplificación para los momentos 
que ocurren en el miembro cuando está 
arriostrado contra desplazamiento lateral
Ne1 = Resistencia al pandeo de Euler
Cm = Coeficiente que se basa en un análisis de 
primer orden suponiendo que no hay 
desplazamiento lateral del pórtico
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EVALUACIÓN DE Cm
a) Para miembros no solicitados por cargas transversales entre sus apoyos en el plano de la flexión:
donde:
M1 / M2 = Relación del momento menor 
al momento mayor en los extremos no 
arriostrados en el plano de flexión 
considerado.
Cm = 0.6 - 0.40 ( M1 / M2 )
M1 / M2 es positivo cuando la flexión produce contracurvatura y es negativo en curvatura simple
b) Para miembros solicitados por cargas transversales entre sus apoyos:
Cm = 0.85 Miembros con cargas concentradas o momentos entre sus apoyos (empotrados)
Cm= 1.0 Miembros con cargas distribuidas o una serie de cargas puntuales (articulados)
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MIEMBROS NO ARRIOSTRADOS LATERALMENTE
“ Para B2 hay dos expresiones. La diferencia entre ambas no es significativa a nivel de diseño y no afecta sustancialmente 
los resultados; diferencias de 41% en el valor de B2 se traducen en una diferencia de 9.57% en el resultado final”
donde:
∑Pu = Resistencia axial requerida de todas las 
columnas del entrepiso
∑H = Suma de todas las fuerzas horizontales que 
producen desplazamiento lateral Δoh
Δoh = Desplazamiento lateral o deriva del nivel en 
análisis
L = Altura del entrepiso
“ L es la longitud efectiva no arriostrada en el plano de flexión y K 
es el factor de longitud efectiva en dicho plano, calculado 
considerando el pórtico con desplazabilidad permitida, K ≥ 1”
UNIDAD VII
JUNTAS METÁLICAS.
CLASIFICACIÓN.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
CONCEPTOS GENERALES DE DISEÑO.
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CONEXIONES
Conjunto de elementos que se interceptan en un 
nodo con el fin de trasmitir esfuerzos entre sí 
apegándose a las condiciones del modelo ideal de la 
estructuración, las conexiones pueden ser unidas 
mediante tornillos de alta resistencia y/o soldadura.
ASD LRFD
Rígida Tipo I Totalmente Restringida
Simple Tipo II Parcialmente Restringida
Semi-Rígida Tipo III Parcialmente Restringida
Rígida Una conexión simple es aquella que 
permitirá rotación en el nodo.. Tanto el 
apoyo fijo como el apoyo móvil se 
consideran articulaciones, esto quiere decir 
que permiten rotación exactamente en el 
nodo y no hay restricciones contra el giro.
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CONEXIONES
Simple Semi-Rígida
El resorte representa un vínculo 
de conexión que se encuentra 
entre cero rigidez y la rigidez 
infinita. Es decir, sabemos que no 
existe ningún material que tenga 
rigidez infinita porque 
invariablemente sufrirá 
deformaciones.
El empotramiento es una conexión que se 
supone desarrolla rigidez infinita, es decir, en 
este caso no existe rotación en el nodo y 
se contrarresta con un par de fuerzas que 
generan el impedimento contra el giro.
UNIDAD VIII
JUNTAS CON PERNOS.
DISEÑO.
NORMAS.
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CONEXIONES “Son el punto de unión de elementos estructurales. Si son pobremente 
diseñadas, pueden ser la causa de la mayoría de las fallas estructurales”
• Rapidez de ejecución
• Bajo nivel de calificación para construcción
• Facilidad de inspección
• Facilidad de reemplazo de partes dañadas
• Mayor calidad de ejecución en obra
VENTAJAS
• Mayor trabajo en taller
• Costo más alto
• Mayor trabajo en elaboración de detalles
• Alta precisión requerida en la geometría
• Estructura más pesada
DESVENTAJAS
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PERNOS ESTRUCTURALES
<< Los pernos de alta resistencia tienen diámetros entre ½" 
a 1½". Los diámetros más usados en construcción de 
edificios son 3/4" y 7/8", mientras los tamaños más 
comunes en diseño de puentes son 7/8" y 1“ >>
Pernos de Alta Resistencia
A325 A490 A307
Cabeza hexagonal y tuercas hexagonales no terminadas, Cabeza y tuerca cuadradas, se
conocen como pernos comunes.
Acero con mediano contenido de
carbono
Acero aleado Acero con bajo contenido de
Carbono.
Tratados al calor Más baratos, pero con
conexiones más costosas.
Fluencia de 5700 a 6470 kg/cm2 Fluencia de 8085 a 9140 kg/cm2
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CONEXIONES EMPERNADAS
Posibles modos de falla:
Para prevenir que unoo más de los modos posibles de falla se hagan presente, se debe proveer un número adecuado de 
pernos, con las separaciones entre conectores, distancias a los bordes, longitudes de pernos y demás exigencias 
geométricas recomendadas por las Especificaciones; todo ello presuponiendo que tanto el proceso de fabricación como el 
de montaje satisfacen lo requerimientos de calidad.
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RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO (Rt)
Desgarramiento por distancia 
muy corta al extremo
Desgarramiento por distancia 
muy larga al extremo
Del material en el 
agujero del perno “Se toma el menor valor de los 2”
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CONEXIONES A TRACCIÓN CONEXIONES A CORTE
donde:
Ftt = Esfuerzo de tracción
T = Fuerza de tracción
Ap = Área del perno
Ver TABLA 22.6 → Esfuerzos de corte y tracción 
para los diferentes tipos de pernos
donde:
Ftv = Esfuerzo de corte
V = Fuerza de corte
Ap = Área del perno
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CONEXIONES A SOMETIDAS A CORTE Y TRACCIÓN
Rtt = Ftt * Ap Resistencia a tracción
Rtv = Ftv * Ap Resistencia a corte
Solicitaciones:
Esfuerzos:
UNIDAD IX
JUNTAS CON SOLDADURAS.
DISEÑO.
NORMAS.
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CONEXIONES SOLDADAS
Se conoce como soldadura el proceso de unión de partes metálicas mediante la 
aplicación de calor con o sin adición de otro metal fundido
PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR
Existen dos procedimientos generales de soldadura: soldadura con gas y soldadura por 
arco eléctrico. En la soldadura por arco se forma un arco eléctrico entre las piezas que 
se sueldan y el electrodo. El arco es una chispa continua, entre el electrodo y el metal 
base, provocando la fusión de ambos con temperaturas que oscila entre 5000 grados 
centígrados, en el acero cerca del arco, hasta unos 1900 grados.
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TIPOS DE ELECTRODOS
Electrodo Punto de Cedencia Ruptura por Tensión
E60 3150 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 4220 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2
E70 3500 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 4920 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2
El material del electrodo es especificado en varias normas de la American Welding Society (AWS) y es resumido 
en la tabla anterior. La designación como E60XX o E70XX indican 60 ksi y 70 ksi como esfuerzo a la tracción. Las 
X se refieren a factores como las posiciones adecuadas para soldar, tipo de revestimiento y características del 
arco. En general el acero A36 puede ser soldado exitosamente con electrodos E60XX o E70XX
TIPOS DE JUNTAS SOLDADAS
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CLASIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS SOLDADURA DE FILETE
Las soldaduras de filete son más resistentes a la 
tracción y a la compresión que al corte, de manera 
que los esfuerzos determinantes son los de corte. Este 
tipo de soldadura falla por corte en un ángulo de 
aproximadamente 45 grados a través de la garganta.
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DIMENSIONES DE LA GARGANTA
a) Para cordones de soldadura a filete con el tamaño 
nominal menor o igual a 3/8” (10 mm)
b) Para cordones con tamaño nominal mayor que 3/8”
RESISTENCIA AL CORTE
donde:
Fa = Fuerza actuante
L = Longitud del cordón de soldadura
a = Espesor del cordón de soldadura
Espesor de cordón de soldadura (a) < Espesor del perfil
Revisar
UNIDAD X
LÁMINAS DE APOYO PARA VIGAS.
LÁMINAS DE APOYO PARA COLUMNAS.
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DISEÑO DE PLACA BASE EN VIGAS
Rc= 0,35 f’c
Rap= 0,75 Fy
Revisar qc < Rc Evitar rotura del 
concreto
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DISEÑO DE PLACA BASE EN VIGAS
Cálculo del momento máximo
Cálculo del espesor de la placa
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DISEÑO DE PLACA BASE EN COLUMNAS
Área de la placa
Módulo de sección de la placa
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DISEÑO DE PLACA BASE EN COLUMNAS
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
DISEÑO DE PLACA BASE EN COLUMNAS
Ing. Aurimar PereiraDISEÑO DE ESTRUCTURA DE ACERO
DISEÑO DE PLACA BASE EN COLUMNAS
Cálculo del espesor de la placa
Cálculo de lmax