Propiedades y sistemas estructurales del acero: durabilidad, ductilidad y pórticos resistentes a momento

Propiedades del acero como material estructural

A continuación se presentan las principales propiedades del acero cuando se emplea como material estructural:

1. Durabilidad. - Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado, durarán indefinidamente.
2. Ductilidad. - La ductilidad es la propiedad que tiene un material de deformarse sin perder su capacidad de resistencia.
3. Tenacidad. - Enorme capacidad de absorción de energía.
4. Facilidad de unión y prefabricación. - Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores, tales como la soldadura, los tornillos y los remaches. Además, existe la posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura, lo que permite rapidez de montaje. El acero presenta gran capacidad de laminarse y se fabrica en gran cantidad de tamaños y formas.

Desventajas del acero como material estructural

Entre las principales desventajas se encuentran:

1. Costo de mantenimiento. - La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.
2. Endotérmico. - Las estructuras en acero o con partes en acero propagan fácilmente el calor debido a las propiedades físicas de este material. En caso de incendio, las altas temperaturas se propagarán con rapidez por la estructura, lo que puede provocar una falla prematura.

Sistemas estructurales en acero

Pórticos resistentes a momento

Ventajas

• Sistema de vigas y columnas con conexiones resistentes a momento.
• Comportamiento a flexión y corte en vigas y columnas.
• Respuesta estructural ante sismos.
• Sistemas capaces de desarrollar ductilidad, disipación de energía e incursiones inelásticas significativas.

Desventajas

• Sistemas con muy poca rigidez.
• Los mecanismos que pueden presentarse son:

• • Cedencia por flexión en las vigas.
• • Cedencia por corte en la zona del panel.
• • Cedencia por flexión y fuerza axial en columnas.

• Para lograr una buena ductilidad y disipación de energía es necesario que se presente el mecanismo de rótulas plásticas por flexión en vigas.
• Si se producen rótulas plásticas en columnas, podría generarse un entrepiso débil y con ello provocar el colapso de la estructura.

Sobre la articulación plástica

La articulación plástica es la plastificación localizada del material. En el caso de flexión, la sección rota libremente respecto a su eje neutro, en el sentido del momento exterior aplicado. La articulación plástica se comporta como una rótula perfecta, similar a una rótula constructiva real, con la diferencia de que está libre de fricción y en ella el momento no es nulo, sino máximo e igual al momento plástico de la sección.