Resistencia de Materiales

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Criterios de diseño ASD y LRFD
Amor Merino.
Departamento de Ingeniería, Universidad Politécnica Salesiana
Trabajo de investigación, Resistencia de Materiales
Ing. Antonio Pérez.
08 de enero de 2022

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OBJETIVO GENERAL
o Presentar el procedimiento de diseño para cada método.
OBJETIVO ESPECÍFICO
o Determinar y analizar las similitudes y diferencias entre los criterios de diseño de
ASD y el LRFD, para el diseño de elementos estructurales.
o Conocer las ventajas y desventajas, además de los criterios de diseño de ASD y
LRFD, con el fin de emplearlos en diferentes ámbitos.
MARCO TEÓRICO
El diseño estructural, incluye la disposición y dimensionamiento de las estructuras y
sus partes, para que puedan soportar de forma segura las cargas que se encuentran sujetas.
Las propiedades del diseño estructural se relacionan con las características de resistencia,
rigidez, durabilidad y sobre todo con el tipo de material.
La norma utilizada para el diseño de estructuras es la AASHTO, dentro de la misma
encontramos el método elástico (ASD), en este se debe determinar las cargas que soportará la
estructura y posterior a esto determinar los esfuerzos permisibles; en la norma también
encontramos el método plástico (LRFD) en este las cargas se estiman y los elementos
estructurales se diseñan en base a resistencias al colapso.
Para los diseños en las estructuras, existen varios tipos de métodos o criterios de
diseño; entre los principales está el método ASD o llamado también “diseño por esfuerzos
admisibles”, así como también tenemos el LRFD o “diseño por resistencia ultima y estados
límite”. Estos suelen ser usados para el diseño de estructuras de acero, en cada método se
toma en cuenta el diseño de la estructura y los factores de reducción, según correspondan en
cada método.

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Existe una gran similitud en ambos métodos, con pequeñas diferencias como lo son
que en el ASD usa esfuerzos admisibles para compararlo con la resistencia requerida, por otro
lado, el LRFD se basa en la resistencia ultima utilizando factores de seguridad menores o
mayores dependiendo del tipo de carga.
▪ Diseño ASD
Se denomina método elástico o diseño por esfuerzos admisibles, este se encarga de
calcular las componentes estructurales, con aproximaciones sucesivas, basándose en la
experiencia para determinar los factores de seguridad del conjunto. El propósito de este
método es hacer que el esfuerzo real sea menor que l esfuerzo aceptable.
El método ASD se puede representar de la siguiente manera:
𝑅𝑎 ≤
𝑅𝑛

Detallando la ecuación se obtiene que:
𝑅𝑎: resistencia requerida
𝑅𝑛: esfuerzo nominal de los materiales
: factor de seguridad
El método elástico también debe cumplir con la siguiente expresión:
∑ Qi ≤ Fadm
Donde:
Qi: esfuerzo por defecto de carga
Fadm:
𝐹𝑦
𝐹.𝑆
: esfuerzo admisible del material
𝐹
𝑦: esfuerzo de fluencia
𝐹. 𝑆: factor de seguridad

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Ventajas:
• Se consideran cargas aplicadas, estas estarás relacionadas con tensiones
permisibles y factores de seguridad.
• Permite determinar la capacidad y la fuerza, y esto nos proporciona el estado
de límite final.
• Es ampliamente utilizado.
Desventajas:
• Los factores de seguridad raramente se cambian.
• El diseño puede afectar la viabilidad económica, debido a los factores de
seguridad.
• No es posible obtener una confiabilidad uniforme para toda la estructura.
▪ Diseño LRFD
Este método se le conoce como diseño por estados límites, consiste en
determinar en primer término las cargas que se presentan en las secciones
criticas de una estructura bajo efecto de las acciones de diseño o cargas
factorizadas.
LRFD, debe cumplir con la siguiente ecuación:
∑ 𝑖
𝑄𝑖 ≤  ∙ 𝑅𝑛 o 𝑅𝑢 ≤  ∙ 𝑅𝑛
Donde:
∑ 𝑖
𝑄𝑖 : Resistencia requerida
 ∙ 𝑅𝑛: resistencia de diseño
𝑖
: factor de carga correspondiente a 𝑄𝑖
𝑖: tipo de carga
𝑄𝑖 : carga nominal
𝑅𝑛 : resistencia nominal

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: factor de resistencia
Este método tiene como finalidad que las cargas máximas no logren alcanzar sus
estados de límites de falla.
Ventajas:
• Proporciona un margen de seguridad más uniforme y confiable.
• Se cuenta con una mayor información sobre el comportamiento de la
estructura.
• Ajustes futuros y calibraciones serán más sencillas de hacer.
Desventajas:
• Requiere de conocimientos previos básicos de probabilidad estadística.
• Si tenemos un material el cual posee propiedades variables, el factor de
resistencia se convertirá en un valor incierto.
Diferencias entre ASD y LRFD
➢ La diferencia más notable es que el método LRFD, tiene un avance
considerable con respecto sobre el ASD, pues al momento de diseñar se toman
en cuenta los grados de incertidumbre y variabilidad en la estimación de
resistencias y cargas.
➢ LRFD, incorpora modelos probabilísticos lo cual provee una base más
racional para el diseño.
➢ ASD, compara esfuerzos reales y permisibles.
➢ LRFD, compara resistencia requerida con las fuerzas rales.
Criterio de diseño más utilizado en Ecuador
Teniendo en cuenta varios factores como lo son, el tipo de material más utilizado en el
país, las condiciones climáticas a las cuales estará sometida. Es así como decimos que el
método LRFD es el más utilizado en el Ecuador, no solo por la cuestión económica que si

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bien es un factor importante para la decisión de utilizar uno de los métodos estudiados no es
el principal motivo, pues también se escoge el criterio de diseño de LRFD por lo fácil de
utilizar, y por la precisión que tiene a comparación del método elástico o ASD.
CONCLUSIONES
Cada criterio de diseño posee sus puntos débiles y fuertes, sin embargo, para
encontrar el método adecuado a utilizar se deben tener bastantes consideraciones como
el tipo de entorno en el que nos encontremos, entre otros aspectos, puesto a que no
siempre podremos utilizar un solo método. Ambos métodos se basan en la resistencia
de un esfuerzo generado en una sección, por lo tanto, al hacer la elección del sistema
estructural correcto lograremos optimizar mucho la estructura.
Es importante tomar en consideración las condiciones de regularidad, ya que
estas dificultan a la eficiencia de la estructura. Por lo tanto se concluye que es
fundamental fijarnos en las ventajas y desventajas que posee cada criterio de diseño
para de esta manera tener un conocimiento amplio de como funciona cada método y con
esto tomar la decisión correcta para lograr optimizar a la estructura.
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