Tesis de maestría
Estudio comparativo de diseño de miembros de acero formados en frío aplicando el método tradicional de anchos efectivos y el método de resistencia directa-Edición Única
Fecha
2006-05-01Autor
Márquez Tirso, Rafael
Institución
Resumen
Tomando en cuenta los avances en la ciencia y en la tecnología, los cuales tienen
un impacto positivo en los procedimientos de diseño, se hace necesaria la revisión de los
métodos utilizados para la determinación de resistencias de perfiles de acero formados en
frío. El criterio tradicional de anchos efectivos se ha aplicado desde que el profesor von
Kármán acuñó el término en 1932, y ha venido evolucionando hasta la actualidad, como
está contenido en las especificaciones North American specification for the design of
cold-formed steel structural members (NAS, 2001). Como parte de esa evolución
natural, los profesores Benjamín Schafer y Teoman Peköz propusieron un nuevo
procedimiento de diseño denominado Direct Strength Method (DSM), que ya fue
aceptado por el American Iron and Steel Institute (AISI). La adición de este criterio se
incluye en la especificación principal con el título Design of Cold-Formed Steel
Structural Members using the Direct Strength Method, Appendix 1 of the NAS (AISI,
2004).
De aquí surge la idea de efectuar un estudio comparativo de desempeño entre el
método tradicional de anchos efectivos y el de resistencia directa. En este trabajo se han
evaluado analíticamente una serie de especímenes cuyos perfiles son los más comunes
utilizados en la construcción, tales como secciones C, Z y sombrero, los cuales fueron
analizados a flexión, a compresión y a flexo-compresión.
Se concluyó que el método de anchos efectivos es sencillo de utilizar, siempre y
cuando se cuente con una hoja de cálculo electrónica para programar las funciones que
realicen las iteraciones. Si el cálculo se realiza de forma manual, se vuelve complicado,
máxime cuando la configuración del perfil adopta una geometría compleja.
Por otro lado, el método DSM, con el auxilio del programa CUFSM para
determinar el esfuerzo de pandeo elástico del miembro estructural, es sencillo en su
formulación y por lo tanto fácil de utilizar, aún sin contar con una hoja de cálculo
electrónica. El programa CUFSM es sólo una herramienta que utiliza el método de
franjas finitas en su implementación, con la ventaja de poder explorar diferentes modos
de pandeo.
En cuanto a la precisión de los resultados de resistencias obtenidos en esta tesis,
el método DSM demostró ser estable, aunque conservador, respecto a los datos
experimentales. Mientras que el método de anchos efectivos, aplicando el Procedimiento
I (cuyo criterio de falla es el esfuerzo de fluencia), mostró variaciones en sus predicciones
al compararlas con los datos de pruebas, observándose una tendencia respecto a la
relación de esbeltez del alma: a mayor esbeltez reporta sobreestimación, a menor esbeltez
resulta conservador.