Este documento describe tres métodos para el diseño de vigas de acero: el método de esfuerzo de trabajo, el método de factores de carga de resistencia, y el método plástico. También discute objetivos de diseño como seguridad y costo, y aplicaciones comunes de vigas como soporte para techos y puentes.

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
CAMPUS VILLAHERMOSA
MATERIA: DISEÑO DE ELEMENTO DE ACERO
MAESTRO: M.I RAUL RAMIREZ QUIROZ
Alumno:
Pérez Jiménez Luis Aldair
TEMA:
3. DISEÑO DE VIGAS

2. 3.1 Método de esfuerzo de trabajo
OBJETIVOS DE DISEÑO:
El diseño para cualquier edificio en particular tiene algunos
objetivos simple. Su orden de importancia puede variar en
situaciones diferentes , pero los objetivos comunes son los
siguientes :
• Diseñar una estructura con las características de seguridad
adecuada para para resistir las condiciones de cargas esperadas.
• Dimensionar y proyectar la estructura de tal modo que se pueda
acomodarlos otros elementos en la construcción del edificio con
la mayor facilidad y la menor interferencia.
• Observar los estándares actuales de la practica del diseño, tal
como han sido establecidos por la industria.

3. Costo
La estimación de costo de las estructuras propuestas la hacen varias personas al terminar la construcción y pueden
modificarse muchas decisiones de diseños significativas , en especial aquellas que incluyan la selección de materiales y
tipos de productos.
El análisis del costo es una parte muy difícil del diseño estructura pero necesaria. Para la estructura propiamente dicha , el
costo base es el costo de entrega de la estructura terminada que se mide en unidades monetarias por metro cuadrado de
construcción.

4. Seguridad
La salvaguardia de vida es uno de los aspectos mas importantes en la construcción de estructuras . Dos
consideraciones fundamentales son:
• Combustibilidad de la estructura : si los materiales estructurales pueden quemarse, añadirán combustible al fuego y
aceleraran el colapso de la estructura.
• Perdida de resistencia a altas temperaturas : esto ocasiona una carrera contra el tiempo, desde e momento del inicio
del fuego hasta la falla de la estructura.
• Contención del fuego : por lo general los incendios inician en un solo lugar y es muy recomendable evitar su
propagación.

5. 3.2 Método de factores de carga de resistencia
El método LRFD por las siglas de Load and Resistance Factor Design, es más reciente; algunos
países de Latinoamérica lo han adoptado en los últimos años, mientras que otros países continúan
con el método ASD que se refiere al diseño de tensiones admisibles, estos métodos son utilizados
para el diseño de estructuras de acero.

6. El primer método en ser utilizado es el ASD con más de 100 años de aplicación, este método
procura conseguir que los esfuerzos unitarios actuantes reales sean menores que los
esfuerzos unitarios permisibles, por el contrario el Método LRFD se basa en la evaluación de
una serie de estados límites, los cuales pueden definirse como una condición, aplicable a
toda la estructura o a uno de sus componentes, más allá de la cual no queda satisfecho el
comportamiento requerido o esperado.

7. 3.3 método de plástico
● La teoría plástica básica tiene que ver con la distribución de esfuerzos en
una estructura, después de que en ciertos puntos de ésta se ha alcanzado
el esfuerzo de fluencia. Según la teoría plástica, aquellas partes de una
estructura que han alcanzado el esfuerzo de fluencia no pueden resistir
esfuerzos adicionales; más bien esas partes fluirán la cantidad necesaria
para permitir que la carga o esfuerzos adicionales sean transferidos a
otras partes de la estructura donde los esfuerzos se encuentran por
debajo del esfuerzo de fluencia y son capaces de absorber esfuerzos
adicionales. Se puede decir que la plasticidad sirve para igualar los
esfuerzos en casos de sobrecarga.

8. ● Para esta exposición, se considera que el diagrama
esfuerzo-deformación. tiene la forma ideal
mostrada en la figura 18-1. Se supone que para
este acero coinciden en el mismo punto, tanto el
esfuerzo de fluencia como el limite de
proporcionalidad, y que el diagrama esfuerzo-
deformación es una linea recta en la zona
plástica. Más allá de la zona plástica, está la zona
de endurecimiento por deformación. En esta
última zona, teóricamente podria permitirse que
los miembros de acero soportasen esfuerzo
adicional pero, desde el punto de vista práctico,
las deformaciones ocasionadas serian tan grandes
que no pueden considerarse.

9. La articulación plástica
● Cuando el momento se incrementa mas allá del
momento de fluencia, cuando la distribución de
esfuerzos ha alcanzado esa etapa se dice que se ha
formado una ARTICULACION PLASTICA, por
que no puede resistir ningún momento adicional.
El momento plástico es el momento que
producirá una plastificación completa en una
sección transversal delmiembro.
● Diagrama distribuciones de esfuerzos y de
deformaciones y 26 de 35 sección recta de la viga
de sección rectangular

11. Modulo de plástico
● El modulo plástico es igual al momento estático
de lasárea de tensión y a compresión respecto al
eje neutro. Amenos que la sección sea simétrica el
eje neutro para lacondición plástica no coincidirà
con el de la condiciónelástica. La compresión
interna total debe ser igual a latensión interna
total.

12. ● Par interno en la primera fluencia
● Par interno en la sección totalmente plastificada

13. 3.4 Aplicación de vigas
● El diseño de una viga implica la selección de un perfil que
tenga suficiente resistencia y que
cumpla los requisitos de servicio. En lo que refiere a la
resistencia, la flexión es casi siempre mas
critica que el cortante, por lo que la practica usual es diseñar por
flexión y luego revisar por
cortante. El proceso de diseño puede delinearse como sigue:
● 1. Calcular del momento por carga factorizada 𝑀𝑛. Será el
mismo que la resistencia de
diseño requerida 𝜙𝑏𝑀𝑛.
● 2. Seleccionar un perfil que satisfaga el requisito de
resistencia, lo cual puede realizarse de dos maneras:
a. Suponer un perfil, calcular la resistencia de diseño y
compararla con el momento por
carga factorizada.
b. Usar las cartas de diseño de las vigas del Manual LRFD.
● 3. Revisar la resistencia por cortante.
● 4. Revisar la deflexión.

14. APLICACIONES DE LAS VIGAS
● La Viga es un elemento estructural horizontal capaz de soportar una carga
entre dos apoyos, sin crear empuje lateral en los mismos.
● Las vigas se emplean en las estructuras de edificios para soportar los
techos, aberturas, como elemento estructural de puentes. En estos,
transportan las cargas de compresión en la parte superior del puente, y las de
tracción en la parte inferior. Así vemos como las vigas constituyen
elementos estructurales muy importantes en una edificación. como tal vez
dos de los más impresionantes hasta ahora diseñados, el de Brooklyn en
Nueva York y el Golden Gate de San Francisco, construidos con vigas
de acero. Existe un tipo de viga reticulada electrosoldada de acero formada
por un alambre longitudinal superior, a todo el largo de la viga, y dos alambres
de acero inferiores de conformación nervurada,separados entre sí y unidos
por dos estribos continuos de alambre del mismo material a manera de zigzag
unificados a ambos lados de la estructura de la viga y soldados en cada
encuentro. Este tipo de viga tiene la posibilidad de absorber los esfuerzos de
flexión que se presentan en los premoldeados y la convierte en una óptima
solución para guardar el riesgo de la viga de cualquier movimiento o zaje,
evitar las marcas que dejan en los cielorrasos las vigas comunes y mejorar el
comportamiento de las vigas en las estructuras de tipo sísmicas. Las vigas
están hechas para contener y sostener presos, presiones y también tensión y
flexión. Una viga está pensada para soportar no sólo presión y peso,
sino también flexión y tensión, según cuál finalidad predomine será el
concepto de viga para ingeniería o arquitectura, que predomine

15. Una viga está pensada para soportar no sólo
presión y peso, sino también flexión y tensión,
según cuál finalidad predomine será el concepto
de viga para ingeniería o arquitectura, que
predomine.