Actualizado el 11 de septiembre de 2026: Se han añadido la verificación de cubiertas de acero, ejemplos de cargas de nieve y viento, y un flujo de trabajo de optimización actualizado.
La verificación de estructuras de acero requiere algo más que comprobar si las tensiones calculadas se mantienen por debajo del límite elástico del material. Los ingenieros también deben definir las acciones de diseño pertinentes y las combinaciones de cargas, verificar la resistencia y la estabilidad de los elementos, tener en cuenta el comportamiento ante el pandeo y comprobar las uniones cuando sea necesario.
En el caso de las estructuras de tejado, esto cobra especial importancia, ya que la nieve y el viento pueden ejercer su influencia en diferentes partes de la estructura. La geometría del tejado, la exposición, las zonas de presión del viento, las restricciones de los elementos estructurales y las longitudes efectivas pueden determinar qué elementos son los que condicionan el diseño.
El marco de los Eurocódigos distribuye estas tareas entre diferentes normas. Las acciones de la nieve y el viento se regulan principalmente en la norma EN 1991, mientras que la resistencia y la estabilidad de los elementos y uniones de acero se regulan en la norma EN 1993. En este artículo, mostramos cómo se integran estas partes en un flujo de trabajo práctico de verificación de estructuras de acero utilizando SDC Verifier.
Desafíos clave en la verificación de estructuras de acero
Una estructura de acero puede contener cientos o miles de vigas, pilares, arriostramientos, uniones, pernos y soldaduras interconectados. Cada componente transmite fuerzas a través de la estructura, mientras que los distintos escenarios de carga pueden determinar qué elementos pasan a ser críticos.
Por lo tanto, el reto no consiste simplemente en calcular las tensiones. Los ingenieros deben:
representar correctamente la geometría, los materiales, las restricciones y las cargas;
generar las combinaciones de carga necesarias;
identificar los elementos estructurales y sus longitudes efectivas;
verificar la resistencia de la sección transversal y la estabilidad del elemento;
compruebe los modos de pandeo y las uniones pertinentes;
investigar a los miembros que hagan un uso excesivo del servicio;
Actualice el diseño y vuelva a verificarlo tras realizar los cambios.
Esto cobra especial importancia en el caso de los tejados y otras estructuras ligeras, en las que las acciones de la nieve y el viento pueden determinar diferentes combinaciones de carga y afectar a distintas partes de la estructura.
SDC Verifier conecta estas etapas con el modelo de análisis de elementos finitos (FEA) subyacente, de modo que los ingenieros puedan realizar comprobaciones de cumplimiento normativo utilizando los resultados de los análisis sin tener que transferir fuerzas manualmente entre herramientas de cálculo independientes.
Proceso de verificación paso a paso con SDC Verifier
Paso 1: Configuración del modelo y aplicación de cargas en la verificación de estructuras de acero
En primer lugar, los ingenieros definen la geometría de la estructura, las secciones transversales, las propiedades de los materiales, los apoyos y las uniones necesarias para representar el comportamiento estructural.
Modelo FEA de una estructura de acero con vigas y modelos detallados de uniones atornilladas y soldadas.
Las condiciones de contorno revisten especial importancia, ya que influyen en la distribución de las cargas, las fuerzas en los elementos, las deflexiones y el comportamiento en materia de estabilidad.
Condiciones de contorno aplicadas al modelo de la estructura de acero para representar las condiciones de apoyo estructural.
A continuación, se pueden aplicar cargas de forma individual para representar las acciones de diseño pertinentes. Dependiendo de la estructura, estas pueden incluir el peso propio, las cargas de equipamiento permanente, las cargas impuestas, la nieve, el viento y otras acciones específicas del proyecto.
Ejemplos de casos de carga aplicados a un modelo de estructura de acero, que incluyen el peso propio, las cargas de los equipos y las plataformas, así como la acción del viento en las direcciones X e Y.
En el caso de los tejados de acero, el modelo de carga debe tener en cuenta algo más que la carga gravitatoria hacia abajo. La nieve puede generar acciones verticales significativas, mientras que el viento puede producir tanto presión como succión y puede ejercer una influencia determinante sobre los distintos elementos del tejado en condiciones de empuje ascendente.
Nota sobre el ámbito de aplicación del modelo:Los modelos de elementos de viga resultan muy adecuados para evaluar el comportamiento global de la estructura y las fuerzas en los elementos. Sin embargo, no permiten analizar el comportamiento local de las placas, la geometría detallada de las uniones ni las concentraciones locales de tensiones. Cuando estos efectos sean importantes, puede ser necesario recurrir a modelos de cáscara o modelos locales adicionales.
Paso 2: Creación de combinaciones de cargas en la verificación de estructuras de acero
Es necesario combinar los casos de carga individuales para las situaciones de diseño pertinentes.
El cálculo según los Eurocódigos no consiste simplemente en aplicar simultáneamente cada acción en su valor máximo. Las acciones permanentes y variables se combinan utilizando los coeficientes parciales y de combinación aplicables, teniendo en cuenta el anexo nacional pertinente cuando sea necesario.
SDC Verifier permite a los ingenieros definir combinaciones de cargas de forma manual o generar combinaciones basadas en el marco de diseño seleccionado. Las cargas individuales pueden asignarse a categorías como acciones permanentes, impuestas, de nieve o de viento, y posteriormente incluirse en las combinaciones requeridas.
Combinaciones de cargas en SDC Verifier con factores de seguridad y de combinación aplicados a cada caso de carga.
A continuación, se pueden crear grupos de carga para organizar estas combinaciones en los conjuntos necesarios para el análisis y la verificación, como las envolventes de los estados límite últimos y de servicio.
Grupos de carga en SDC Verifier que se utilizan para organizar las combinaciones de carga en envolventes de análisis y verificación.
Esto proporciona un conjunto coherente de casos de análisis para las posteriores comprobaciones de los elementos y las uniones.
Verificación de cubiertas de acero sometidas a cargas de nieve y viento
Los tejados de acero merecen una atención especial, ya que el caso de diseño determinante puede diferir considerablemente del comportamiento de otros elementos de la estructura, en el que predomina la gravedad.
Cargas de nieve sobre cubiertas de acero
Las acciones debidas a la nieve en los tejados se tratan principalmente en la norma EN 1991-1-3, junto con el anexo nacional correspondiente.
La carga de nieve de diseño del tejado no depende únicamente de la carga de nieve característica a nivel del suelo. La forma del tejado, su orientación, las condiciones térmicas y los coeficientes de forma aplicables influyen en la forma en que dicha carga se transmite a la estructura.
Por ejemplo, un tejado de poca inclinación puede presentar una distribución de la nieve diferente a la de una configuración inclinada, de varios tramos, cilíndrica o adyacente al tejado.
Ejemplos de coeficientes de forma de la carga de nieve en cubiertas según el Eurocódigo para diferentes geometrías de cubierta, incluidas las configuraciones de una sola vertiente, a dos aguas, de varios tramos, cilíndricas y adosadas.
En la práctica, la acción de la nieve sobre el tejado debe convertirse en cargas aplicadas a los elementos estructurales correspondientes. Los coeficientes seleccionados y los valores del Anexo Nacional determinan la presión final de la nieve sobre el tejado que se utiliza en el modelo.
Ejemplo de cálculo de la carga de nieve sobre el tejado y su aplicación al modelo estructural, basado en la carga de nieve en el suelo y en los coeficientes del Eurocódigo seleccionados.
En función de la geometría, también podría ser necesario tener en cuenta la disposición equilibrada y desequilibrada de la nieve.
En lo que respecta al modelo estructural, lo importante es convertir estas acciones en cargas realistas sobre los elementos pertinentes de la cubierta, en lugar de considerar la nieve como un valor genérico de gravedad global.
La presión del viento exige una distribución por zonas del tejado y las paredes
Las acciones del viento se regulan principalmente en la norma EN 1991-1-4 y en el anexo nacional correspondiente.
Una presión del viento uniforme en todo el edificio suele ser insuficiente para la verificación del tejado. Los coeficientes de presión externa varían en función de la geometría del edificio, la dirección del viento, la ubicación de la superficie y la zona de viento correspondiente.
Por lo tanto, las superficies de los tejados pueden dividirse en zonas de presión diferenciadas. Las zonas de los bordes y las esquinas pueden estar sometidas a una presión o succión diferentes a las de las partes centrales del tejado, lo que significa que distintas vigas, correas o elementos de soporte pueden verse afectados de manera diferente en distintos escenarios de viento.
Las zonas de viento del tejado se utilizan para aplicar diferentes coeficientes de presión externa en toda la superficie del tejado, incluidas las zonas de los bordes, las esquinas y el centro.
El mismo principio se aplica a las paredes. Las superficies de barlovento, sotavento y laterales no están sometidas necesariamente a la misma presión, y las zonas de la pared cercanas a los bordes pueden presentar diferencias con respecto al resto de la fachada.
Zonas de viento en las paredes que se utilizan para distribuir la presión del viento entre las superficies de barlovento, sotavento y laterales, en lugar de aplicar una carga uniforme sobre la pared.
Por este motivo, un modelo de viento útil debería tener en cuenta las zonas y las direcciones del viento requeridas, en lugar de aplicar una única presión de forma indiscriminada en toda la estructura.
La geometría, la exposición y las restricciones influyen en el resultado
El comportamiento del tejado depende no solo de la magnitud de la carga, sino también de la forma en que la estructura transmite dichas cargas.
La inclinación del tejado, las dimensiones del edificio, los parapetos, las condiciones de exposición, la separación entre elementos, las condiciones de apoyo, los arriostramientos y la conectividad pueden influir en las fuerzas que actúan sobre cada uno de los elementos.
Por lo tanto, el modelo estructural y los supuestos utilizados para las comprobaciones según el Eurocódigo deben ser coherentes.
Se debe tener en cuenta la longitud efectiva en ambos ejes de la pieza.
La estabilidad de los elementos es otra razón por la que un contorno de tensiones por sí solo resulta insuficiente.
Una viga de cubierta puede estar fijada de forma diferente en torno a sus ejes mayor y menor. Por ejemplo, las fijaciones intermedias pueden reducir la longitud efectiva en una dirección, mientras que el elemento permanece, a efectos prácticos, sin fijación en una distancia mayor en la otra.
Por lo tanto, las longitudes efectivas utilizadas para la verificación del pandeo deben reflejar las condiciones reales de restricción de los ejes pertinentes, en lugar de partir de la hipótesis de que una misma longitud física del elemento se aplica a todos los modos de inestabilidad.
La herramienta «Beam Member Finder» de SDC Verifier permite reconocer los elementos estructurales y su segmentación en ejes fuertes y débiles. De este modo, los ingenieros pueden revisar y ajustar estas definiciones cuando la longitud calculada del elemento no se corresponda con la restricción estructural prevista.
Por qué no basta con un diagrama de tensiones
Un gráfico de tensión equivalente resulta útil para revisar el resultado global del análisis por elementos finitos e identificar las zonas sometidas a tensiones elevadas.
Distribución de tensiones equivalentes en la estructura de acero. Las curvas de tensión ayudan a identificar las zonas sometidas a grandes tensiones, pero por sí solas no garantizan la estabilidad de los elementos ni el cumplimiento del Eurocódigo.
Sin embargo, un valor de tensión inferior al límite elástico del acero sínopor sí solos demuestran que un elemento cumple los requisitos de estabilidad del Eurocódigo.
Un elemento delgado puede verse sometido a pandeo por flexión, pandeo lateral-torsional, comportamiento torsional o interacciones entre la fuerza axial y la flexión antes de que la deformación plástica del material se convierta en el estado límite determinante.
Asimismo, conviene distinguir entre la inestabilidad local y la global. El pandeo local puede reducir la resistencia efectiva de una sección transversal y puede interactuar con el comportamiento global del elemento, pero el pandeo local no se «acumula» simplemente para dar lugar a un pandeo global.
Del mismo modo, el pandeo lineal por valores propios permite identificar modos de inestabilidad idealizados y multiplicadores de carga, pero no sustituye a las comprobaciones de los elementos basadas en códigos ni al análisis no lineal, en los que es necesario tener en cuenta las imperfecciones, la deformación plástica y los efectos de segundo orden.
El vídeo completo muestra la configuración de las cargas de nieve y viento, la división del tejado en zonas, el reconocimiento de elementos estructurales, las comprobaciones según el Eurocódigo 3, la optimización y el flujo de trabajo de recálculo en SDC Verifier.
Paso 3: Identificación de elementos estructurales
La verificación de elementos estructurales según el Eurocódigo se aplica a los elementos estructurales en su conjunto, en lugar de tratar cada elemento finito de forma independiente.
En el caso de los modelos de vigas, esto significa que los elementos individuales que conforman una viga, un pilar o un tirante físicos deben agruparse en los elementos estructurales correctos.
La herramienta «Beam Member Finder» de SDC Verifier automatiza gran parte de este proceso. Identifica los elementos estructurales basándose en la conectividad del modelo y proporciona la información necesaria sobre los mismos para las comprobaciones posteriores, incluidos los datos sobre la sección transversal y la orientación.
Una parte especialmente importante de este flujo de trabajo consiste en revisar las longitudes de los elementos y las restricciones respecto a los ejes pertinentes.
El «Beam Member Finder» identifica las longitudes de los elementos estructurales por separado en las direcciones Y y Z, basándose en la conectividad y las restricciones de dichos elementos.
Un elemento puede presentar una distancia entre apoyos menor en torno a un eje y una longitud libre mayor en torno al otro. Estas definiciones influyen directamente en la esbeltez y en la resistencia al pandeo, por lo que deben revisarse en función de la disposición estructural real, en lugar de aceptarse basándose únicamente en la geometría.
Interfaz del «Beam Member Finder» que muestra la segmentación de los elementos, la ubicación de las uniones y las definiciones independientes de las longitudes en los ejes Y, Z y de torsión.
Las herramientas de reconocimiento de uniones y soldaduras pueden, del mismo modo, reducir la cantidad de selección manual de geometría necesaria antes de realizar las comprobaciones de las uniones.
Paso 4: Comprobaciones de conformidad con los Eurocódigos
Una vez finalizado el análisis estructural e identificadas las barras, las fuerzas internas resultantes pueden utilizarse para las comprobaciones pertinentes según los Eurocódigos.
En el caso del flujo de trabajo para estructuras de acero que aquí se analiza, las comprobaciones de resistencia y estabilidad de los elementos principales se basan en el Eurocódigo 3.
Comprobaciones de barras según el Eurocódigo 3 — EN 1993-1-1
La norma EN 1993-1-1 establece las normas relativas a la resistencia y la estabilidad de los elementos estructurales de acero.
En SDC Verifier, la comprobación de elementos del Eurocódigo 3 puede añadirse desde la biblioteca de normas y aplicarse a los elementos estructurales reconocidos y a las combinaciones de cargas pertinentes.
En la biblioteca de normas de SDC Verifier se encuentran disponibles las comprobaciones de elementos, uniones, soldaduras, pernos y pandeo según el Eurocódigo 3.
En función del elemento y de las condiciones de carga, la verificación puede incluir comprobaciones de la resistencia de la sección transversal y de la estabilidad frente a la fuerza axial, el esfuerzo cortante, la flexión, el pandeo por flexión, el pandeo lateral-torsional y los casos de interacción pertinentes.
Comprobación de la utilización de los elementos según el Eurocódigo 3 en toda la estructura de acero, destacando aquellos elementos que se acercan o superan el límite de utilización admisible.
Clasificación de la sección transversal
La clasificación de secciones transversales determina cómo se puede evaluar la resistencia de la sección y cómo la esbeltez local de la placa influye en su comportamiento.
El Eurocódigo 3 distingue las clases 1, 2, 3 y 4.
Las clases 1 a 3 permiten utilizar diferentes niveles de resistencia plástica o elástica. Las secciones de clase 4 requieren un tratamiento adecuado del pandeo local de la placa, como las reglas de sección efectiva, cuando proceda.
Por lo tanto, es necesario clasificar correctamente la brida y el alma antes de interpretar los correspondientes cálculos de resistencia.
Esbeltez de los elementos y pandeo
La verificación del pandeo no depende únicamente de la longitud física total del elemento.
La esbeltez de la pieza y su resistencia al pandeo dependen del eje en cuestión, de las propiedades de la sección transversal, de las condiciones de restricción y de las curvas de pandeo del Eurocódigo 3
Por lo tanto, las longitudes efectivas en las direcciones principal y secundaria deben reflejar el sistema de sujeción real del bastidor.
En el caso de las vigas susceptibles de pandeo lateral-torsional, también es necesario representar adecuadamente las condiciones de restricción lateral y torsional.
Resistencia al corte y resistencia combinada
Las áreas de corte y la resistencia dependen de la sección transversal del elemento.
Cuando el esfuerzo cortante elevado interactúa con la flexión u otras acciones, es necesario tener en cuenta la interacción correspondiente según el Eurocódigo o la reducción de la resistencia, en lugar de evaluar cada acción de forma independiente.
El resultado global de la utilización ofrece, por tanto, una forma práctica de identificar los elementos y las combinaciones de cargas que determinan el diseño.
Resultados detallados del cálculo de elementos según el Eurocódigo 3, en los que se muestran los coeficientes de utilización axiales, a la flexión, combinados, de pandeo, de sección y globales.
Se han identificado los miembros con un índice de utilización superior a 1,0 para someterlos a un análisis más detallado y a una posible optimización de la sección.
Comprobaciones de pernos según el Eurocódigo 3 — EN 1993-1-8
Cuando las uniones atornilladas forman parte del alcance de la verificación, la norma EN 1993-1-8 establece las normas de diseño pertinentes.
La verificación puede tener en cuenta parámetros como la geometría y la posición de los pernos, los planos de corte roscados o sin roscar, las distancias a los bordes, la precarga, la clase de fricción, la resistencia de los apoyos, el esfuerzo cortante, la tensión y sus interacciones pertinentes.
Ejemplo de gráfico de criterios de verificación de pernos según el Eurocódigo 3 para una unión atornillada en el modelo estructural.
En el caso de las uniones antideslizantes, el control del deslizamiento debe interpretarse independientemente de la resistencia última de la unión. El hecho de superar un criterio de deslizamiento supone un riesgo de movimiento relativo en la condición de diseño correspondiente; no significa automáticamente que toda la unión haya llegado al fallo estructural.
Resultados de la comprobación de los pernos que muestran el grado de aprovechamiento en función de los criterios de resistencia y deslizamiento pertinentes para cada uno de los elementos de fijación.
Comprobaciones de soldaduras según el Eurocódigo 3 — EN 1993-1-8
Las uniones soldadas también deben evaluarse con arreglo a los requisitos aplicables de la norma EN 1993-1-8.
SDC Verifier puede utilizar la geometría de soldadura reconocida y las fuerzas calculadas o las tensiones de soldadura para llevar a cabo las comprobaciones de soldadura configuradas y generar informes de utilización para los segmentos de soldadura pertinentes.
Esto permite incluir la verificación de elementos estructurales, pernos y soldaduras dentro del mismo flujo de trabajo basado en modelos, siempre que dichas comprobaciones formen parte del alcance del proyecto.
Resultados de la verificación de soldaduras según el Eurocódigo 3, con el caso de carga determinante, la geometría de la soldadura, los detalles del cálculo y el grado de utilización global.
Paso 5: Optimice los elementos defectuosos; a continuación, vuelva a analizar la estructura
Cuando un elemento supera la carga admisible, una solución de diseño adecuada puede consistir en aumentar su sección transversal o modificarla de algún otro modo.
SDC Verifier: flujo de trabajo de optimización de secciones transversales de vigas puede evaluar las secciones transversales candidatas según un criterio de verificación de normas seleccionado y preseleccionar aquellas secciones que reduzcan la utilización al rango requerido.
Resultados de la optimización en los que se muestran las secciones transversales candidatas y su utilización preliminar, basándose en los resultados de los análisis existentes.
Sin embargo, hay que tener en cuenta una limitación importante.
La primera pasada de optimización utiliza las fuerzas internas del análisis estructural existente. Cuando se evalúan las propiedades de las secciones candidatas en función de esas fuerzas sin modificar, el resultado es un una aproximación y una fase de selección, no la verificación definitiva de la estructura modificada.
Al modificar la sección transversal de una viga o un pilar, se altera su rigidez. Esto puede provocar una redistribución de las fuerzas a lo largo de la estructura, modificar las deflexiones y cambiar qué elementos o combinaciones de cargas determinan el diseño.
Por lo tanto, el proceso correcto es el siguiente:
Identifique los elementos que no cumplan con la comprobación del Eurocódigo seleccionada.
Utilice la optimización para preseleccionar los perfiles de candidatos adecuados.
Aplique las secciones seleccionadas al modelo estructural.
Vuelva a realizar el análisis estructural con las propiedades de rigidez actualizadas.
Vuelva a realizar las comprobaciones de los elementos estructurales según el Eurocódigo utilizando los nuevos resultados del análisis.
Compruebe que la estructura actualizada cumple los límites de utilización exigidos y que la modificación no ha generado nuevos elementos críticos en otras partes.
Una sección candidata solo deberá aceptarse tras este ciclo actualizado de análisis y verificación.
Esta distinción reviste especial importancia cuando se modifican las dimensiones de varios elementos de la cubierta, ya que la redistribución de la rigidez puede afectar a los elementos adyacentes y a la trayectoria global de la carga.
Paso 6: Generar y actualizar el informe de verificación
La verificación final debe poder rastrearse.
El «SDC Verifier’s Report Designer» permite reunir información del modelo, definiciones de cargas, combinaciones de cargas, parámetros de cálculo, resultados de la comprobación de barras, tablas de utilización y gráficos directamente desde el proyecto.
De este modo, los resultados pueden seguir vinculados al cálculo subyacente, en lugar de tener que copiarse manualmente en un informe independiente.
Esto también resulta útil durante las iteraciones del diseño. Si cambian las dimensiones de los elementos u otros parámetros del modelo, los ingenieros pueden volver a realizar el análisis y la verificación, y actualizar el informe con los resultados revisados.
En el caso de un tejado o una estructura de acero, el flujo de trabajo completo conecta, por lo tanto:
configuración del modelo → acciones del Eurocódigo → combinaciones de cargas → análisis estructural → reconocimiento de barras → comprobaciones de barras y uniones según el Eurocódigo → optimización → nuevo análisis → verificación final → elaboración de informes.
Lo importante es que ninguna de estas fases debe abordarse de forma aislada. Un diagrama de tensiones bajas no demuestra la estabilidad de los elementos, un resultado de optimización basado en las fuerzas existentes no constituye un diseño definitivo, y no debe aceptarse ningún cambio de sección hasta que la estructura actualizada haya sido analizada y verificada de nuevo.
SDC Verifier integra estas fases en un único flujo de trabajo, de modo que los ingenieros puedan pasar de los resultados del análisis por elementos finitos (FEA) a la verificación según el Eurocódigo, la iteración del diseño y la elaboración de informes sin necesidad de volver a realizar manualmente el proceso de cálculo.
Verifique las estructuras de acero según el Eurocódigo directamente desde su modelo de análisis por elementos finitos (FEA)
Realice comprobaciones de elementos, pernos, soldaduras y estabilidad según el Eurocódigo, identifique los elementos críticos, optimice las secciones transversales y actualice los informes en un único flujo de trabajo con SDC Verifier.
