Las vigas de acero se utilizan en muchas aplicaciones de ingeniería arquitectónica y estructural. Se utilizan comúnmente para soportar pisos y techos en grandes estructuras, como edificios comerciales y puentes. Una viga de acero debe diseñarse para soportar fuerzas y tensiones al tiempo que minimiza el peso, los requisitos de espacio y los costos de material. Las viguetas mal diseñadas pueden fallar prematuramente y tener efectos catastróficos.
El diseño de una vigueta de acero requiere comprender las fuerzas que se aplicarán, la longitud del tramo entre los soportes, el espacio entre las viguetas, el material de las viguetas y cómo la vigueta está conectada a otros miembros estructurales. Las vigas de acero están diseñadas para soportar diferentes tipos de cargas y fuerzas, según la aplicación. Algunos ejemplos de los tipos de fuerzas a las que puede estar expuesta una viga de acero incluyen carga de peso, levantamiento de viento y vibración.
Hay disponibles diferentes tipos de diseños de vigas de acero según las configuraciones de carga y montaje. El tipo más utilizado es la viga de acero de alma abierta estándar (OWSJ). Este diseño consta de dos miembros paralelos, conocidos como cuerdas, con una estructura de red triangular repetida ubicada entre las cuerdas. Hay varios otros diseños de vigas de acero, como la cuerda superior inclinada, la curva o barril, el hastial y la tijera. Los diseños de viguetas más complejos se utilizan para aplicaciones especiales y son más costosos que una vigueta estándar de alma abierta.
La construcción de una viga influirá en cuánta fuerza puede soportar y cómo se doblará o desviará mientras esté bajo carga. La deflexión de una viga de acero depende de sus dimensiones, cómo se apoya, el material y dónde se aplican las fuerzas. La profundidad de una viga, que está determinada por el espacio entre los cordones paralelos, es un factor principal en cuánto se desviará bajo carga. El acero se usa más comúnmente para las viguetas que se usan en aplicaciones estructurales y arquitectónicas, pero las viguetas también se pueden fabricar con otros materiales, como el aluminio.
Las vigas de acero generalmente se diseñan con un factor de seguridad. Esto puede generar viguetas de gran tamaño creadas para soportar la carga prevista o para abordar otros factores que no se pueden anticipar durante el diseño de la viga. Un factor de seguridad demasiado grande impulsará un diseño de vigueta más grande de lo necesario, requiriendo más espacio para instalar, causando posibles problemas de peso y resultando en mayores costos de fabricación. Hasta hace poco, las vigas de acero se diseñaron utilizando diagramas de fuerza y una serie de ecuaciones matemáticas complejas. Hoy en día, el software de ingeniería se usa generalmente para analizar y diseñar vigas de acero para cumplir con los criterios de rendimiento.