Enseñanza de la ingeniería estructural en pregrado: análisis experimental, analítico y computacional de pórticos de acero y madera

Resumen

El estudio presenta un análisis experimental de pórticos de acero y madera sometidos a carga lateral dentro del plano. Se muestra la importancia de interactuar entre las metodologías activas de aprendizaje y la experimentación. Esta dinámica ha adquirido un papel fundamental en la enseñanza en distintos niveles académicos, especialmente en disciplinas como la ingeniería estructural, donde la comprensión de conceptos teóricos requiere su aplicación práctica experimental. Con esta orden de ideas se presenta un análisis experimental de pórticos de acero y madera a escala, sometidos a cargas laterales, con el objetivo de evaluar su comportamiento estructural y reforzar el aprendizaje mediante la integración de modelos teóricos y experimentales. Para este propósito, se emplearon tres líneas de análisis: 1) El método teórico de Osawa-Muto que considera la inercia, la longitud y el tipo de conexiones en los pórticos, 2) El análisis “Pushover” experimental de laboratorio donde se controla mediante desplazamiento y carga la deformación lateral dentro del plano, y 3) El análisis computacional mediante software con licencia estudiantil de SAP2000, para comprobar los desplazamientos y cargas computacionales. Los ensayos demostraron que los pórticos de acero, tanto con conexiones soldadas como empernadas, presentan una mayor rigidez en comparación con los pórticos de madera, tanto por la geometría y capacidad de resistencia de los elementos y conexiones. El pórtico de madera muestra discrepancias significativas entre los valores teóricos y los resultados experimentales, mayores a los pórticos de acero. Estas diferencias se atribuyen principalmente al comportamiento de las conexiones y al comportamiento anisotrópico de la madera. La validación de modelos teóricos mediante datos experimentales permite que los estudiantes desarrollen un criterio ingenieril basado en la observación, la interpretación de resultados, el análisis crítico de las discrepancias encontradas y los modos de falla que los especímenes experimentan en el ensayo. Otro aporte importante a la educación es tratar a nivel de pregrado sobre el análisis de curvas de respuesta estructural, determinar la rigidez elástica, conocer el índice de ductilidad y la energía de disipación de pórticos, temas que no se tocaban en el pensum y que es de relevancia para el campo de las Estructuras. Esto fomenta un aprendizaje más dinámico y aplicado, generando posibles líneas de investigación o temas de tesis de pregrado en un futuro cercano; en contraste con enfoques tradicionales que se centran únicamente en la teoría.