54 CommentsMÉTODOS DE DISEÑO:
En un principio, las estructuras se diseñaron empleando esfuerzos permisibles o de trabajo, que limitaban el esfuerzo normal o tangencial de una pieza o una fracción del esfuerzo de fluencia del material, razón por la cual se le denomina comúnmente "diseño elástico" aunque es más correcto el termino: "diseño por esfuerzos permisibles o de trabajo".
Cabe señalar que si se aprovecha la resistencia del material más allá de su punto de fluencia (como es el caso del acero) y se defina el esfuerzo permisible en función del esfuerzo de falla se estará diseñando plásticamente, por lo cual es impropio el término de diseño elástico.
DISEÑO PLÁSTICO:
Actualmente las estructura se diseñan teniendo en cuenta separadamente las cargas P que se multiplican por un factor de carga Fc > 1 que amplifica las cargas, y por otro lado la resistencia del elemento se obtiene nominalmente considerando su capacidad última de falla (Rn) para conseguir secciones económicas , se reduce con factores de resistencia Fr < 1; de tal manera que la ecuación básica de diseño resulta:
FcP < FrRn
De donde: F.S. a la falla = Fc > 1/ Fr < 1 >> 1
Sin embargo, este diseño denominado comúnmente "plástico" debería llamarse "diseño por factores de carga y resistencia", pues si en lugar de elegir la resistencia a la ruptura (Fu) tomamos el esfuerzo de fluencia (Fy) obtenemos un diseño elástico
El método LRFD y el de las NTC-Metálicas siguen este método para el diseño por estados límites de falla; es decir, el diseño para elementos mecánicos y/o esfuerzos que aseguran la resistencia mecánica del elemento estructural ante el colapso.
Mientras que el diseño por estado límite de servicio incluye la revisión por deflexiones, vibraciones y demás efectos en las estructuras para que no afecten su buen funcionamiento.
FACTORES DE CARGA:
Los factores de carga incrementan sus magnitudes para tomar en cuenta las incertidumbres para estimar sus valores:
|
|
FRECUENTES |
| Carga muerta = D | U = 1.4 D |
| Carga viva = L | U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr ó S ó R) |
| Carga viva en techo = Lr | U = 1.2 D +1.6 (Lr ó S ó R) |
| Carga viento = W | U = 1.2 D +1.3 W + 0.5 L +0.5 (Lr ó S ó R) |
| Carga por sismo = E | U = 1.2 D + 1.5 E + (0.5L ó 0.2S) |
| Carga de nieve = S | U = 0.9 D – (1.3 W ó 1.5 E) |
| Carga de lluvia = R | |
| Carga última total = U |
| Carga muerta = CM | *1.4 CMmáx ó 1.5 CMmáx |
| Carga viva = CV | *1.4 (CMmáx + CVmáx ) ó1.5(CMmáx + Cvmáx ) |
| Carga por viento = V | **1.1 (CMmed. + CVinst. + S en una dirección ó V) |
| Carga sísmica = S | ***0.9 (CMmin + CVmin) + 1.1 (S en una dirección o V |
| ****1.0 (CMmed. + CVmed) |
* Combinaciones comunes.
** Combinaciones accidentales.
*** Caso de volteo.
**** Revisión por estado límite de servicio
FACTORES DE RESISTENCIA:
Para estimar con precisión la resistencia última de un elemento estructural se deben tomar en cuenta la incertidumbre que se tiene en las hipótesis de diseño, resistencia de materiales, dimensiones de cada sección, mano de obra, aproximación de los análisis, etc.
REGLAMENTO LRFD
Factores de resistencia:
- Aplastamiento en zonas de pernos, fluencia del alma bajo cargas
concentradas, cortante en tornillos o en juntas tipo fricción.
- Vigas sometidas a flexión y cortante, soldaduras tipo filete con esfuerzos
permisibles paralelos a su eje.
- Columnas, aplastamiento del alma, aplastamiento en agujeros.
0.80 Cortante en el área efectiva de soldaduras de penetración parcial.
- Tornillos a tensión, soldaduras de tapón o muesca, fractura de la sección
neta de miembros a tensión
- Aplastamiento en tornillos (diferentes al tipo A-307)
- Aplastamiento en tornillos A-307.
Aplastamiento en cimentaciones de concreto.
REGLAMENTO NTC- DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS (MÉXICO):
|
|
|
| 0.9 | Resistencia a tensión para estado límite de flujo plástico en la sección total, resistencia a flexión y cortante en vigas, determinación de cargas críticas, tensión o compresión paralela al eje de soldaduras tipo filete y de penetración parcial. |
| 0.80 | Tensión normal al área efectiva en soldaduras de penetración parcial cortante en el área efectiva en soldaduras de penetración completa. |
| 0.75 | Resistencia a tensión por estado límite de fractura en la sección neta, resistencia a compresión para estado límite de pandeo local en secciones tipo 4, cortante en el área efectiva en soldaduras de filete, cortante paralela al eje de la soldadura de penetración parcial, resistencia a tensión de tornillos. |
| 0.70 | Resistencia a compresión de columnas de sección transversal circular hueca tipo 4. |
| 0.60 | Resistencia al cortante en conexiones por aplastamiento. |
