Herramientas de cálculo en el diseño de estructuras de acero

El acero es un material muy presente en nuestras vidas y especialmente en las obras de construcción, donde el diseño de estructuras de acero se ha convertido en una ciencia por sí misma que no cesa en su evolución.

Desde hace más de dos siglos ha constituido, junto con el hormigón, uno de los dos materiales más usados en las estructuras de edificación y obra civil, notando una evolución en la calidad muy marcada por la revolución industrial y los avances tecnológicos posteriores.

El acero es un material cuyas principales ventajas son su resistencia y maleabilidad. Ambas permiten generar estructuras ligeras a partir de secciones moldeadas específicamente en la forma en la que se concentre el material allá donde mayores tensiones se prevean que soliciten a la pieza.  De aquí surgen las conocidas secciones en doble T.

Sin embargo el acero no está exento de problemática desde el punto de vista de la durabilidad, puesto que se trata de un material muy vulnerable al fuego y a la intemperie y son muchos los recursos que hay que conceder en el diseño y ejecución para proteger al acero de las altas temperaturas y la corrosión.

Pero el objetivo principal en el diseño de estructuras de acero es dimensionar cada pieza para que sea capaz de soportar las solicitaciones que le transmiten las cargas. Y aquí surgen multitud de herramientas que nos ayudan a valorar cuantitativamente si una estructura metálica está preparada para no colapsar o para realizar la función que se le encomienda.

Lo pragmático desde el punto de vista profesional, es el uso de potentes herramientas informáticas que han sido producidas para dar un rendimiento de cálculo fiable en el diseño de estructuras de acero en un tiempo muy reducido. Un buen ejemplo de software de cálculo de estructuras es el SAP2000, que además del tiempo, nos ahorra la necesidad de un amplio conocimiento en el ámbito del álgebra y el cálculo diferencial, que suele ser una materia desconocida u “oxidada” para muchos profesionales. El manejo de los programas informáticos sólo requiere del aprendizaje en el dominio de la propia aplicación. Esta formación está muy al alcance de cualquier profesional  en cursos como el que imparte la academia EADIC.

Pero un factor muy recomendable a la hora de enfrentarse a un diseño de estructuras de acero, es el conocimiento de herramientas mucho más básicas, que están al alcance del papel y lápiz y que, si bien no son suficientes en el dimensionamiento global de las piezas, si nos pueden dar una idea del orden de magnitud de la solución, evaluando el cálculo en una dimensión mucho menor pero con un porcentaje de error suficientemente reducido como para llevar a cabo una comprobación o un predimensionamiento.

Se trata en esencia de volver al problema de examen universitario en dos dimensiones, donde unos cuantos cálculos, una serie de trazos, nos conduce a la solución de un problema básico que no refleja al cien por cien la realidad, pero nos acerca a ella con operaciones fehacientes.

Véase, cómo algunos aprendimos, y aún se sigue aprendiendo, el método de Cremona para resolver cerchas isostáticas.

Aunque actualmente sea un método en desuso profesional, al igual que los conocidos métodos de Ritter o Cross, siempre podemos recurrir a ellos cuando la máquina arroje resultados que emanan de algoritmos  encriptados y a veces invisibles.

Pero es inevitable en el frenético mundo de la ingeniería, el uso de herramientas que acorten tiempos y faciliten la edición de documentos con el menor coste posible, todo lo cual hace inviable tomarse el tiempo suficiente para calcular a mano, no sólo esfuerzos en el plano (aún disponiendo de los conocimientos suficientes en resistencia de materiales), sino tensiones locales, inestabilidades, pandeos, abolladuras, flechas, uniones, resistencia al fuego y un sinfín de comprobaciones que nos obligan las normas de diseño de estructuras de acero y que ya se encarga la máquina de acometer.

Saber compaginar la destreza de cálculo, la lógica y el potencial computacional otorga al diseño de estructuras de acero un valor añadido en fiabilidad y experiencia personal.

José Cándido Guisado, profesor del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil