Inestabilidad: La debilidad de las estructuras de metálicas

Estamos acostumbrados a leer sobre las ventajas y fortalezas de las estructuras metálicas, pero poco se dice sobre sus desventajas. En este artículo se tratará la componente estructural, ya que se conoce muy bien que el acero es vulnerable a la corrosión y a los incendios, lo cual puede mitigarse con otro tipo de productos o sistemas.

La principal debilidad de las estructuras metálicas nace de sus mismas fortalezas. Por tratarse de un material cuyas secciones, a diferencia del concreto, está conformada por elementos de pared delgada, livianas y generalmente utilizadas para cubrir grandes luces, los miembros son sujetos a ser inestables.

Es muy común que las estructuras metálicas fallen antes de alcanzar la resistencia del material, por lo que un diseño basado exclusivamente en la resistencia suele ser insuficiente. Las normas modernas de ingeniería estructural prevén dicho efecto, aplicando algunas condiciones que deben ser “puestas a prueba” por el diseñador. Algunas de estas son:

1. Comprobar que las deformaciones esperadas no provoquen una condición de inestabilidad.

2. Provocar deformaciones intencionales en los miembros que son principalmente responsables de la estabilidad de la estructura.

3. “Castigar” los miembros estructurales con coeficientes establecidos por las normas.

La inestabilidad de las estructuras metálicas puede preverse a través del diseño estructural, o mejor dicho, tiene que preverse según las normas. En los lugares donde existe amenaza sísmica o incidencia del viento, la inestabilidad es más crítica por la ocurrencia de movimientos laterales en las estructuras.

Existen casos reconocidos de estructuras de acero que, por su escasa rigidez, han sido vulnerables a efectos dinámicos provocados por el viento. Uno de ellos es el puente Tacoma Narrows (Estados Unidos), el cual colapsó tras entrar en resonancia con el viento en el año 1940.

Esta es una de las razones por las cuales una estructura bien diseñada es más costosa que una mal diseñada. Claramente, las estructuras que cumplen con las condiciones de estabilidad impuestas por las normas, cuyo cumplimiento no es negociable, requiere de secciones más robustas u otros elementos para lograr la estabilidad necesaria.

Una de las dificultades del diseño de acero es que se requiere experiencia, ya que los programas más modernos de ingeniería estructural no cuentan con la capacidad de detectar condiciones de inestabilidad por sí mismos. También debe tomarse en cuenta que una estructura que no cumple con las normas pone en riesgo la vida de las personas y provoca una compatitividad falsa en cuanto a precio se refiere.