Este documento presenta una introducción a los métodos de diseño estructural. Cubre temas como los principios del diseño estructural, las filosofías de diseño como el diseño por tensiones admisibles y el diseño por factores de carga y resistencia, los tipos de cargas a considerar y las combinaciones de cargas, y los métodos de análisis estructural como el método elástico y el método plástico.
Este documento describe los miembros estructurales sujetos a tracción, incluido cómo calcular su área neta y efectiva. Explica que el área total se calcula sumando las áreas de cada elemento, mientras que el área neta resta el área de los agujeros. También cubre la relación de esbeltez, resistencia a la tracción y selección de perfiles adecuados. Finalmente, presenta ejemplos numéricos de cómo calcular el área neta de placas agujereadas.
Este documento presenta las normas nacionales de edificación sobre cargas que deben considerarse en el diseño estructural. Define cargas muertas (peso propio y materiales permanentes), cargas vivas (ocupantes y mobiliario), y especifica valores mínimos para diferentes usos. También cubre cargas por viento, nieve, temperatura, construcción, y suelos. Establece métodos para distribuir y combinar cargas, así como requisitos para estabilidad, rigidez y drenaje.
Este documento describe los principios básicos del diseño plástico de estructuras de acero. Explica que el diseño plástico considera la capacidad de una estructura de distribuir las sobrecargas a través de la deformación plástica del acero, lo que permite ahorros significativos en materiales. También cubre conceptos clave como la formación de articulaciones plásticas, el módulo plástico y los mecanismos de colapso de estructuras estáticamente indeterminadas.
Este documento trata sobre la adherencia y anclaje del acero de refuerzo en el concreto. Explica los tipos de adherencia como la adherencia por contacto, rozamiento y corte. También describe los diferentes tipos de anclaje y los requisitos para el corte y doblado de varillas de refuerzo en estructuras de concreto armado.
Este documento presenta una introducción a las estructuras hiperestáticas. Explica conceptos clave como nudos continuos, grados de libertad, geometría de estructuras, propiedades de los materiales y teorías generales para barras sometidas a fuerzas normales y tangenciales. También incluye tablas con propiedades físicas comunes de materiales de construcción e información sobre unidades de medida.
Este documento describe los diferentes tipos de armaduras utilizadas para techos. Explica brevemente la historia de las armaduras y sus componentes principales. Luego detalla varios tipos de armaduras como la armadura tipo A, de montante maestro, Pratt, Howe y Warren, de cuerda y arco, Fink, Mansard, tijera, dientes de sierra y Polonceau. Finalmente, analiza las cargas que actúan sobre las armaduras para techos como las gravitacionales (muertas y vivas) y accidentales (viento y
El documento describe los diferentes tipos de columnas según su longitud y esbeltez, y cómo fallan. Explica que las columnas cortas fallan por aplastamiento, las intermedias por una combinación de pandeo y aplastamiento, y las largas por pandeo. También presenta fórmulas como las de Euler, Johnson y la secante para calcular la carga crítica de pandeo en columnas.
Este documento trata sobre anclajes y empalmes en elementos de hormigón armado. Explica los conceptos fundamentales de adherencia e interacción entre el acero y el hormigón, y cómo se desarrollan tensiones de adherencia. También cubre los requisitos de las normas sobre la longitud de desarrollo de las armaduras para transferir esfuerzos al hormigón de manera efectiva. Finalmente, analiza diferentes tipos de anclajes y empalmes, así como consideraciones especiales para zonas sísmicas.
Este documento describe los miembros estructurales sujetos a tracción, incluido cómo calcular su área neta y efectiva. Explica que el área total se calcula sumando las áreas de cada elemento, mientras que el área neta resta el área de los agujeros. También cubre la relación de esbeltez, resistencia a la tracción y selección de perfiles adecuados. Finalmente, presenta ejemplos numéricos de cómo calcular el área neta de placas agujereadas.
Este documento presenta las normas nacionales de edificación sobre cargas que deben considerarse en el diseño estructural. Define cargas muertas (peso propio y materiales permanentes), cargas vivas (ocupantes y mobiliario), y especifica valores mínimos para diferentes usos. También cubre cargas por viento, nieve, temperatura, construcción, y suelos. Establece métodos para distribuir y combinar cargas, así como requisitos para estabilidad, rigidez y drenaje.
Este documento describe los principios básicos del diseño plástico de estructuras de acero. Explica que el diseño plástico considera la capacidad de una estructura de distribuir las sobrecargas a través de la deformación plástica del acero, lo que permite ahorros significativos en materiales. También cubre conceptos clave como la formación de articulaciones plásticas, el módulo plástico y los mecanismos de colapso de estructuras estáticamente indeterminadas.
Este documento trata sobre la adherencia y anclaje del acero de refuerzo en el concreto. Explica los tipos de adherencia como la adherencia por contacto, rozamiento y corte. También describe los diferentes tipos de anclaje y los requisitos para el corte y doblado de varillas de refuerzo en estructuras de concreto armado.
Este documento presenta una introducción a las estructuras hiperestáticas. Explica conceptos clave como nudos continuos, grados de libertad, geometría de estructuras, propiedades de los materiales y teorías generales para barras sometidas a fuerzas normales y tangenciales. También incluye tablas con propiedades físicas comunes de materiales de construcción e información sobre unidades de medida.
Este documento describe los diferentes tipos de armaduras utilizadas para techos. Explica brevemente la historia de las armaduras y sus componentes principales. Luego detalla varios tipos de armaduras como la armadura tipo A, de montante maestro, Pratt, Howe y Warren, de cuerda y arco, Fink, Mansard, tijera, dientes de sierra y Polonceau. Finalmente, analiza las cargas que actúan sobre las armaduras para techos como las gravitacionales (muertas y vivas) y accidentales (viento y
El documento describe los diferentes tipos de columnas según su longitud y esbeltez, y cómo fallan. Explica que las columnas cortas fallan por aplastamiento, las intermedias por una combinación de pandeo y aplastamiento, y las largas por pandeo. También presenta fórmulas como las de Euler, Johnson y la secante para calcular la carga crítica de pandeo en columnas.
Este documento trata sobre anclajes y empalmes en elementos de hormigón armado. Explica los conceptos fundamentales de adherencia e interacción entre el acero y el hormigón, y cómo se desarrollan tensiones de adherencia. También cubre los requisitos de las normas sobre la longitud de desarrollo de las armaduras para transferir esfuerzos al hormigón de manera efectiva. Finalmente, analiza diferentes tipos de anclajes y empalmes, así como consideraciones especiales para zonas sísmicas.
Este documento presenta información sobre diferentes tipos de conexiones estructurales para edificios de acero. Describe conexiones típicas entre vigas y columnas, así como entre otros elementos estructurales. También analiza daños comunes en conexiones debidos a sismos y explica características y comportamiento de conexiones atornilladas y soldadas. El documento proporciona referencias para el diseño sísmico de edificios de acero.
Este documento describe varios criterios y características importantes para el diseño estructural de edificios. Explica conceptos como estados límite de falla y servicio, deformaciones, vibraciones, elementos estructurales y no estructurales, acabados, separación de edificios, y sistemas de techo y piso. El objetivo es definir los parámetros y consideraciones clave para lograr un diseño estructural seguro y funcional.
Este documento describe el diseño de vigas de concreto reforzado con armadura doblemente reforzada, tanto en tracción como en compresión. Explica que este tipo de diseño se usa cuando las dimensiones de la viga están limitadas, requiriendo armadura adicional en compresión. Luego, detalla los cálculos para determinar la cantidad máxima de armadura en tracción permitida cuando hay armadura en compresión, y presenta ejemplos numéricos de diseño de vigas doblemente reforzadas.
Este documento describe los diferentes tipos de losas de hormigón armado y su análisis estructural. Explica que las losas pueden tener acción estructural en una o dos direcciones dependiendo de sus dimensiones y condiciones de apoyo. Las losas perimetralmente apoyadas con una relación de luces menor a 2:1 deben analizarse como losas bidireccionales. También presenta un método simplificado basado en coeficientes para determinar los momentos en las losas bidireccionales de manera más práctica que usando anális
El documento explica cómo predimensionar las estructuras de concreto y acero para edificios. Describe métodos para determinar preliminarmente el espesor de placas de entrepiso y las dimensiones de columnas usando fórmulas basadas en la carga y luz. También proporciona consideraciones de diseño para estructuras metálicas.
Este documento presenta el diseño de una columna de concreto armado. Explica conceptos clave como esbeltez, diseño por flexocompresión y corte. Incluye un ejemplo ilustrativo donde se calculan los efectos locales y globales de esbeltez de la columna considerando parámetros como la relación longitud-radio y la carga crítica de pandeo. Finalmente, realiza el diseño de la columna considerando los límites del refuerzo y las disposiciones especiales requeridas.
Este documento describe los diferentes tipos de acero de refuerzo utilizados en la construcción, incluyendo varillas corrugadas, alambrón, armaduras electrosoldadas, torones y mallas electrosoldadas. También describe las pruebas de laboratorio, especificaciones técnicas, colocación, uniones y otros aspectos de control de calidad del acero de refuerzo.
Método lrfd publicado por luis quispe apazaluis41977826
El LRFD (Load and Resistance Factor Design) es un método de diseño estructural que utiliza factores para amplificar las cargas de diseño y reducir las resistencias de diseño, incorporando un margen de seguridad más preciso. Este método define estados límites de resistencia y servicio y usa una ecuación básica donde la suma de las cargas factorizadas es menor o igual que la resistencia reducida, considerando incertidumbres en ambos lados. El LRFD ofrece ventajas como un margen de seguridad más uniforme y confiable que otros
Este documento presenta la Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas, la cual establece los requerimientos para el cálculo de cargas muertas y vivas en edificaciones. Define cargas muertas como el peso de materiales, equipos y tabiques permanentes, y cargas vivas como el peso de ocupantes, equipos móviles y otros elementos variables. Proporciona valores mínimos para diferentes tipos de cargas, como pesos unitarios de materiales, cargas de tabiques, y cargas vivas mínimas repartidas para pisos seg
Este documento presenta el método de las flexibilidades para el análisis estructural. Explica que el método divide el análisis en dos fases: la formulación y la resolución matemática. También define conceptos clave como la flexibilidad de los miembros, las ecuaciones de equilibrio nodal y los grados de libertad. El objetivo del método es formular de manera sistemática y organizada los cálculos estructurales usando operaciones matriciales.
Este documento presenta los conceptos fundamentales del diseño de vigas de concreto armado sometidas a flexión simple de acuerdo a la Norma Venezolana 1753-2006. Se explican temas como la resistencia de las secciones, el cálculo del momento nominal basado en la cuantía de acero y resistencias de los materiales, los requisitos mínimos de área y distribución del acero de refuerzo, y el control de fisuración. Además, se detallan ecuaciones clave y parámetros considerados en la norma para el diseño a
Este documento describe los diferentes tipos de esfuerzos que soportan los elementos estructurales como la tracción, compresión, flexión y cizallamiento. También clasifica los elementos estructurales en lineales, planos y tridimensionales y proporciona ejemplos como vigas, pilares, cimientos, tirantes y losas. Finalmente, explica cómo las losas soportan esfuerzos a través de la flexión y torsión en ambas direcciones.
El documento trata sobre el diseño de vigas de concreto armado sometidas a fuerzas cortantes. Explica que la resistencia al corte depende de factores como la resistencia del concreto a la compresión y tracción, la orientación del acero de refuerzo y la proximidad de cargas. También cubre los mecanismos de resistencia al corte, el papel del acero de refuerzo y los requisitos mínimos para el diseño por corte como el espaciamiento de estribos. Incluye ejemplos de cálculo de refuer
El documento describe los pórticos o marcos, que son estructuras cuya flexión está gobernada por vigas y columnas unidas rígidamente. Los pórticos se usan comúnmente en construcciones de concreto reforzado y acero. El documento también analiza los diagramas de fuerzas internas necesarios para el diseño de pórticos.
(1) El método de diseño por resistencia requiere que la resistencia de diseño de cualquier sección sea mayor o igual que la resistencia requerida calculada mediante las combinaciones de cargas mayoradas especificadas en el código. (2) Los factores de reducción de la resistencia toman en cuenta variaciones en los materiales, imprecisiones en las ecuaciones de diseño, ductilidad, y la importancia estructural del elemento. (3) Las combinaciones de cargas mayoradas se utilizan para determinar la resistencia requerida y consideran sobrecargas, viento, sismo y
Este documento describe el Método de Diseño Directo para analizar sistemas de losas en dos direcciones sometidas únicamente a cargas gravitatorias. Explica las limitaciones del método y cómo dividir el momento estático total de un tramo en momentos positivos y negativos. También describe cómo distribuir estos momentos a las franjas de columna y franjas intermedias usando coeficientes de momento.
Este documento describe los elementos y el proceso de construcción de losas aligeradas. Las losas aligeradas consisten en viguetas, bovedillas de material ligero, malla electrosoldada y una capa superior de concreto. Se colocan las viguetas prefabricadas, luego las bovedillas entre las viguetas, la malla y finalmente se vierte el concreto para formar una losa monolítica e integral.
El documento describe los principales métodos y conceptos del diseño estructural. En primer lugar, introduce los principios del diseño estructural como un proceso basado en la mecánica de sólidos y el análisis estructural. Luego, resume las principales filosofías de diseño como el diseño por tensiones admisibles y el diseño por estados límite. Finalmente, resume los métodos de análisis estructural como el método elástico y el método plástico.
DISEÑO EN ACERO II - REV.A (09-04-2014) Unidad I - Flexión.pdfconstruccionpesada1
Este documento presenta la información sobre el curso de Diseño en Acero II dictado en la Universidad de Santiago de Chile. El curso enseña a diseñar y calcular elementos estructurales de acero utilizando el método LRFD. Cubre temas como diseño de vigas armadas, vigas con losa colaborante y piezas especiales. Explica conceptos de diseño como resistencias nominales, combinaciones de carga y estados de falla. También presenta los contenidos y evaluaciones de las tres unidades temáticas.
Este documento presenta información sobre diferentes tipos de conexiones estructurales para edificios de acero. Describe conexiones típicas entre vigas y columnas, así como entre otros elementos estructurales. También analiza daños comunes en conexiones debidos a sismos y explica características y comportamiento de conexiones atornilladas y soldadas. El documento proporciona referencias para el diseño sísmico de edificios de acero.
Este documento describe varios criterios y características importantes para el diseño estructural de edificios. Explica conceptos como estados límite de falla y servicio, deformaciones, vibraciones, elementos estructurales y no estructurales, acabados, separación de edificios, y sistemas de techo y piso. El objetivo es definir los parámetros y consideraciones clave para lograr un diseño estructural seguro y funcional.
Este documento describe el diseño de vigas de concreto reforzado con armadura doblemente reforzada, tanto en tracción como en compresión. Explica que este tipo de diseño se usa cuando las dimensiones de la viga están limitadas, requiriendo armadura adicional en compresión. Luego, detalla los cálculos para determinar la cantidad máxima de armadura en tracción permitida cuando hay armadura en compresión, y presenta ejemplos numéricos de diseño de vigas doblemente reforzadas.
Este documento describe los diferentes tipos de losas de hormigón armado y su análisis estructural. Explica que las losas pueden tener acción estructural en una o dos direcciones dependiendo de sus dimensiones y condiciones de apoyo. Las losas perimetralmente apoyadas con una relación de luces menor a 2:1 deben analizarse como losas bidireccionales. También presenta un método simplificado basado en coeficientes para determinar los momentos en las losas bidireccionales de manera más práctica que usando anális
El documento explica cómo predimensionar las estructuras de concreto y acero para edificios. Describe métodos para determinar preliminarmente el espesor de placas de entrepiso y las dimensiones de columnas usando fórmulas basadas en la carga y luz. También proporciona consideraciones de diseño para estructuras metálicas.
Este documento presenta el diseño de una columna de concreto armado. Explica conceptos clave como esbeltez, diseño por flexocompresión y corte. Incluye un ejemplo ilustrativo donde se calculan los efectos locales y globales de esbeltez de la columna considerando parámetros como la relación longitud-radio y la carga crítica de pandeo. Finalmente, realiza el diseño de la columna considerando los límites del refuerzo y las disposiciones especiales requeridas.
Este documento describe los diferentes tipos de acero de refuerzo utilizados en la construcción, incluyendo varillas corrugadas, alambrón, armaduras electrosoldadas, torones y mallas electrosoldadas. También describe las pruebas de laboratorio, especificaciones técnicas, colocación, uniones y otros aspectos de control de calidad del acero de refuerzo.
Método lrfd publicado por luis quispe apazaluis41977826
El LRFD (Load and Resistance Factor Design) es un método de diseño estructural que utiliza factores para amplificar las cargas de diseño y reducir las resistencias de diseño, incorporando un margen de seguridad más preciso. Este método define estados límites de resistencia y servicio y usa una ecuación básica donde la suma de las cargas factorizadas es menor o igual que la resistencia reducida, considerando incertidumbres en ambos lados. El LRFD ofrece ventajas como un margen de seguridad más uniforme y confiable que otros
Este documento presenta la Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas, la cual establece los requerimientos para el cálculo de cargas muertas y vivas en edificaciones. Define cargas muertas como el peso de materiales, equipos y tabiques permanentes, y cargas vivas como el peso de ocupantes, equipos móviles y otros elementos variables. Proporciona valores mínimos para diferentes tipos de cargas, como pesos unitarios de materiales, cargas de tabiques, y cargas vivas mínimas repartidas para pisos seg
Este documento presenta el método de las flexibilidades para el análisis estructural. Explica que el método divide el análisis en dos fases: la formulación y la resolución matemática. También define conceptos clave como la flexibilidad de los miembros, las ecuaciones de equilibrio nodal y los grados de libertad. El objetivo del método es formular de manera sistemática y organizada los cálculos estructurales usando operaciones matriciales.
Este documento presenta los conceptos fundamentales del diseño de vigas de concreto armado sometidas a flexión simple de acuerdo a la Norma Venezolana 1753-2006. Se explican temas como la resistencia de las secciones, el cálculo del momento nominal basado en la cuantía de acero y resistencias de los materiales, los requisitos mínimos de área y distribución del acero de refuerzo, y el control de fisuración. Además, se detallan ecuaciones clave y parámetros considerados en la norma para el diseño a
Este documento describe los diferentes tipos de esfuerzos que soportan los elementos estructurales como la tracción, compresión, flexión y cizallamiento. También clasifica los elementos estructurales en lineales, planos y tridimensionales y proporciona ejemplos como vigas, pilares, cimientos, tirantes y losas. Finalmente, explica cómo las losas soportan esfuerzos a través de la flexión y torsión en ambas direcciones.
El documento trata sobre el diseño de vigas de concreto armado sometidas a fuerzas cortantes. Explica que la resistencia al corte depende de factores como la resistencia del concreto a la compresión y tracción, la orientación del acero de refuerzo y la proximidad de cargas. También cubre los mecanismos de resistencia al corte, el papel del acero de refuerzo y los requisitos mínimos para el diseño por corte como el espaciamiento de estribos. Incluye ejemplos de cálculo de refuer
El documento describe los pórticos o marcos, que son estructuras cuya flexión está gobernada por vigas y columnas unidas rígidamente. Los pórticos se usan comúnmente en construcciones de concreto reforzado y acero. El documento también analiza los diagramas de fuerzas internas necesarios para el diseño de pórticos.
(1) El método de diseño por resistencia requiere que la resistencia de diseño de cualquier sección sea mayor o igual que la resistencia requerida calculada mediante las combinaciones de cargas mayoradas especificadas en el código. (2) Los factores de reducción de la resistencia toman en cuenta variaciones en los materiales, imprecisiones en las ecuaciones de diseño, ductilidad, y la importancia estructural del elemento. (3) Las combinaciones de cargas mayoradas se utilizan para determinar la resistencia requerida y consideran sobrecargas, viento, sismo y
Este documento describe el Método de Diseño Directo para analizar sistemas de losas en dos direcciones sometidas únicamente a cargas gravitatorias. Explica las limitaciones del método y cómo dividir el momento estático total de un tramo en momentos positivos y negativos. También describe cómo distribuir estos momentos a las franjas de columna y franjas intermedias usando coeficientes de momento.
Este documento describe los elementos y el proceso de construcción de losas aligeradas. Las losas aligeradas consisten en viguetas, bovedillas de material ligero, malla electrosoldada y una capa superior de concreto. Se colocan las viguetas prefabricadas, luego las bovedillas entre las viguetas, la malla y finalmente se vierte el concreto para formar una losa monolítica e integral.
El documento describe los principales métodos y conceptos del diseño estructural. En primer lugar, introduce los principios del diseño estructural como un proceso basado en la mecánica de sólidos y el análisis estructural. Luego, resume las principales filosofías de diseño como el diseño por tensiones admisibles y el diseño por estados límite. Finalmente, resume los métodos de análisis estructural como el método elástico y el método plástico.
DISEÑO EN ACERO II - REV.A (09-04-2014) Unidad I - Flexión.pdfconstruccionpesada1
Este documento presenta la información sobre el curso de Diseño en Acero II dictado en la Universidad de Santiago de Chile. El curso enseña a diseñar y calcular elementos estructurales de acero utilizando el método LRFD. Cubre temas como diseño de vigas armadas, vigas con losa colaborante y piezas especiales. Explica conceptos de diseño como resistencias nominales, combinaciones de carga y estados de falla. También presenta los contenidos y evaluaciones de las tres unidades temáticas.
Este documento presenta el proyecto estructural para un coliseo en Yarabamba, Arequipa. Describe la estructura, que consta de dos niveles y tribunas, con elementos estructurales de concreto armado y una cubierta metálica. Explica el procedimiento de modelado estructural usando software como ETABS y SAP 2000, considerando análisis dinámicos, de desplazamientos, esfuerzos y cargas como peso propio, vivas y sísmicas. Finalmente, presenta las características de los materiales
El documento describe los aspectos fundamentales del diseño de puentes según la norma AASHTO LRFD. Explica que esta norma utiliza el método de diseño por factores de carga y resistencia (LRFD), el cual considera la variabilidad tanto de las cargas como de las resistencias de los elementos estructurales. Asimismo, detalla los principales elementos que componen la superestructura y subestructura de un puente, así como los tipos de cargas que actúan sobre la estructura, incluyendo cargas permanentes, cargas vivas y sobrecargas.
Este documento presenta una introducción al análisis de estructuras de hormigón armado utilizando el método de elementos finitos. Explica las propiedades mecánicas del hormigón y el acero de refuerzo, el proceso de modelado estructural, y analiza las cargas y normas de diseño. También introduce el software SAP2000 para realizar análisis de elementos finitos de estructuras.
Este documento presenta un resumen del proyecto estructural de una Escuela Preparatoria Técnica con cuatro especialidades. Describe brevemente la localización y descripción general del proyecto, así como los considerandos de diseño estructural como la normatividad utilizada, análisis de cargas, parámetros sísmicos, combinaciones de carga y materiales.
La Norma Técnica de Edificaciones E.060 Concreto Armado - 2009, ha sido modificado después de 20 años, estos cambios son principalmente en los factores de reducción de resistencia, factores de amplificación de carga, detalles de refuerzo, etc. Mejor lo describe estos cambios el Ingeniero Ottazzi, profesor de Ingeniería sección Civil de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
El documento describe el programa CAESAR II, un software líder para el análisis de esfuerzos en tuberías. Ofrece capacidades completas para modelado, análisis estático y dinámico, con bases de datos extensas y compatibilidad con múltiples códigos y normas. Incluye interfaces bidireccionales con programas de CAD y puede importar datos de diseño de otras aplicaciones. Ha sido el programa preferido por ingenieros por más de 20 años debido a su facilidad de uso, exactitud y soporte experto.
Este documento presenta el análisis estructural y soluciones de reforzamiento para módulos de viviendas en los proyectos Critias, Evenor y Polis Este. Se describen las deficiencias estructurales encontradas y se proponen soluciones como reforzar muros existentes, construir nuevos muros con bloques de concreto, usar losas nervadas aligeradas y vigas transversales. El análisis considera diferentes combinaciones de cargas permanentes, variables y sísmicas.
Este documento describe el diseño estructural de una cercha para un coliseo cubierto. Los objetivos son encontrar un diseño óptimo en términos de relación resistencia-peso y resistir las cargas de diseño. Se analiza una cercha usando el software SAP2000 para determinar las dimensiones óptimas. El análisis considera cargas muertas, vivas, de viento y sísmicas.
Análisis y diseño de estructuras de acero en edificios -Arq. Milton AndradeSalomon Alcoba Trujillo
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para descargar proyectos sobre diseño de estructuras metalicas entra a :
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Este documento presenta la filosofía de diseño para puentes según las especificaciones AASHTO. Describe los estados límites que deben satisfacerse, incluyendo el estado límite de servicio, el estado límite de resistencia y los estados límites correspondientes a eventos extremos. También introduce la ecuación fundamental del método LRFD que relaciona las solicitaciones con la resistencia mediante factores. Finalmente, explica cómo los factores de modificación de las cargas consideran aspectos como la ductilidad, redundancia e importancia operativa del puente.
Este documento describe los métodos y herramientas modernas en ingeniería estructural y sísmica. Explica los diferentes métodos de diseño como el diseño basado en código, la primera y segunda generación de diseño basado en desempeño, y el diseño resiliente y de multiamenazas. También describe herramientas de diseño como el análisis estructural y big data, preproceso, análisis y almacenamiento, postproceso, diseño de componentes y BIM. El documento destaca la importancia de considerar la resiliencia y
Este documento presenta la información sobre el módulo V del diplomado en generación de energía hidroeléctrica. Incluye detalles sobre la evaluación, fechas del curso, contenido analítico sobre instalaciones civiles y mecánicas, objetivos del módulo, y normas relevantes para el área civil, mecánica y eléctrica.
El documento resume las actualizaciones realizadas a las normas de diseño geométrico de la Dirección Nacional de Vialidad de 1967/80. La actualización de 2010 se basa en nuevos conocimientos sobre cómo afectan los elementos visibles del camino a la seguridad y operación del tránsito, y tiene en cuenta el comportamiento del conductor, los avances tecnológicos y la flexibilidad de diseño. El objetivo es sistematizar y uniformar los criterios para proyectos viales de acuerdo a consideraciones de seguridad vial.
Este documento presenta la introducción y filosofía de diseño de las especificaciones para puentes. Sección 1 describe el alcance y objetivos de las especificaciones, así como conceptos clave como estados límites, ductilidad y redundancia. La sección también incluye definiciones de términos técnicos importantes. La filosofía de diseño se basa en satisfacer estados límites específicos para lograr seguridad, servicio y construibilidad, usando un enfoque de factores de carga y resistencia.
S07 Durabilidad de rodamientos de contacto angular. Rodamientos de rodillos c...sergioantonioestrada3
Este documento trata sobre la gestión del mantenimiento industrial y las técnicas de mantenimiento, en particular la durabilidad de los rodamientos. Incluye información sobre la clasificación, cálculo de la vida útil y aplicaciones de los rodamientos. También presenta un problema para calcular la vida teórica de un rodamiento que opera bajo ciertas condiciones de carga y velocidad.
Este documento presenta una introducción general al código ACI 318S-14 sobre requisitos para sistemas estructurales de concreto. Explica que el Capítulo 4 establece los requisitos generales para los sistemas estructurales, incluyendo materiales, cargas de diseño, trayectorias de cargas, análisis estructural, resistencia, durabilidad y otros aspectos. También cubre los requisitos sísmicos según la categoría de diseño sísmico asignada. Finalmente, resume que los capítulos subsiguientes detallan
Este documento presenta los temarios de 7 módulos para el análisis y diseño de puentes usando el software CSiBridge. Los módulos cubren temas como la introducción al modelo y análisis de puentes, diseño de superestructuras de acero y concreto reforzado, diseño de superestructuras de concreto pretensado, análisis sísmico, análisis no lineal estático y diseño de puentes atirantados y suspendidos. Además, se describe brevemente el menú principal "Orb" del programa.
Examen de Selectividad. Geografía junio 2024 (Convocatoria Ordinaria). UCLMJuan Martín Martín
Examen de Selectividad de la EvAU de Geografía de junio de 2023 en Castilla La Mancha. UCLM . (Convocatoria ordinaria)
Más información en el Blog de Geografía de Juan Martín Martín
http://blogdegeografiadejuan.blogspot.com/
Este documento presenta un examen de geografía para el Acceso a la universidad (EVAU). Consta de cuatro secciones. La primera sección ofrece tres ejercicios prácticos sobre paisajes, mapas o hábitats. La segunda sección contiene preguntas teóricas sobre unidades de relieve, transporte o demografía. La tercera sección pide definir conceptos geográficos. La cuarta sección implica identificar elementos geográficos en un mapa. El examen evalúa conocimientos fundamentales de geografía.
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...JAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA crea y desarrolla el “DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARIS”. Esta actividad de aprendizaje propone el reto de descubrir el la secuencia números para abrir un candado, el cual destaca la percepción geométrica y conceptual. La intención de esta actividad de aprendizaje lúdico es, promover los pensamientos lógico (convergente) y creativo (divergente o lateral), mediante modelos mentales de: atención, memoria, imaginación, percepción (Geométrica y conceptual), perspicacia, inferencia y viso-espacialidad. Didácticamente, ésta actividad de aprendizaje es transversal, y que integra áreas del conocimiento: matemático, Lenguaje, artístico y las neurociencias. Acertijo dedicado a los Juegos Olímpicos de París 2024.
1. Métodos de Diseño
Ricardo Herrera Mardones
Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
Santiago, Chile
Octubre de 2006
Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con
coordinación del Ing. Ricardo Herrera
2. CONTENIDO
Métodos de Diseño
1. Introducción
2. Principios del diseño estructural
3. Filosofías de diseño
4. Cargas y combinaciones de carga
5. Métodos de análisis
3. 1. Introducción
El Diseño Estructural es un proceso creativo
basado en el conocimiento de los principios de
estática, dinámica, mecánica de sólidos y
análisis estructural.
Producto es una estructura segura y económica
que cumple su propósito (requisitos de diseño).
DISEÑO
ESTRUCTURAL
4. 1. Introducción
• Resistencia.
• Deformación máxima.
• Estabilidad.
• Vibraciones.
• Costo mínimo.
– Peso mínimo.
– Mano de obra requerida mínima.
• Tiempo de construcción mínimo.
• Máxima facilidad de mantenimiento.
• Máxima eficiencia de operación.
REQUISITOS
DE DISEÑO
5. 1. Introducción
1. Definición conceptual.
2. Definición de solicitaciones a considerar.
3. Estructuración.
4. Selección de elementos.
5. Análisis.
6. Evaluación.
7. Emisión de planos y especificaciones.
ETAPAS DE
UN DISEÑO
7. 2. Principios del diseño estructural
Modelos de carga Modelo estructural Modelos de resistencia
Análisis estructural
Comparar
respuesta vs.
resistencia
No cumple Cumple Fin
Revisar diseño
Proceso de diseño estructural
PROCESO DE
DISEÑO
8. 2. Principios del diseño estructural
• Variabilidad de las solicitaciones
– Cambio de uso
– Estimación poco conservativa de las solicitaciones
– Mala estimación de los efectos de las solicitaciones debido a
simplificaciones excesivas durante análisis
– Diferencias en el proceso constructivo
INCERTEZAS
SOLICITACIONES
Q
Solicitaciones
Qc
Probabilidad de exceder Qc
9. 2. Principios del diseño estructural
• Variabilidad de la resistencia
– Imperfecciones geométricas
– Tensiones residuales
– Variabilidad de la resistencia del material
– Defectos en el proceso constructivo
– Deterioro de resistencia con el tiempo
– Aproximación en fórmula para determinar la resistencia
INCERTEZAS
RESISTENCIA
R
Resistencia
Rc
Probabilidad de tener
resistencia menor que Rc
10. 2. Principios del diseño estructural
• Diseño estructural debe proveer confiabilidad adecuada
para el caso de solicitaciones mayores que las
consideradas o baja resistencia
OBJETIVO DEL
DISEÑO
Q R
Qm Rm
Falla
12. 2. Principios del diseño estructural
ln(R/Q)
[ln(R/Q)]m
β⋅σln(R/Q)
0
INDICE DE
CONFIABILIDAD
( )
22
ln
QR
mm
VV
QR
+
=β Índice de
Confiabilidad
Falla
13. 2. Principios del diseño estructural
• AISC-LRFD
INDICE DE
CONFIABILIDAD
Combinaciones de carga β objetivo
Carga permanente + carga viva (o nieve) 3 para miembros
4.5 para uniones
Carga permanente + carga viva + viento 2.5 para miembros
Carga permanente + carga viva + sismo 1.75 para miembros
14. 3. Filosofías de diseño
• Diseño por tensiones admisibles (tensiones de trabajo)
– Cargas de servicio
– Tensiones admisibles
• Diseño por estados límite
– Estados límite últimos
• Resistencia última
– Estados límite de servicio
• Deformaciones
• Vibraciones
METODOS DE
DISEÑO
15. 3. Filosofías de diseño
Método de Diseño por tensiones admisibles (ASD):
Asume la misma variabilidad para todas las
solicitaciones (γ = cte.)
Escrito en otro formato
∑≥ i
n
Q
R
γ
φ
Q
FS
R
R n
adm ≥=
TENSIONES
ADMISIBLES
16. 3. Filosofías de diseño
Método de Diseño por factores de carga y resistencia
(LRFD)
• Basado en:
– Modelo probabilístico
– Calibración con ASD
– Evaluación de experiencias previas
uiin QQR =≥ ∑γφ
FACTORES DE CARGA
Y RESISTENCIA
17. 3. Filosofías de diseño
• LRFD:
– Es una herramienta disponible.
– Más racional que ASD.
– Permite cambios más fácilmente que ASD.
– Puede ser adaptado para solicitaciones no
consideradas.
– Permite compatibilizar diseños con distintos
materiales.
• ASD:
– Aún se sigue utilizando como método de diseño
– Rehabilitación/reparación de estructuras antiguas.
VENTAJAS
COMPARATIVAS
18. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Especificaciones
– SEI/ASCE 7-02: Minimum Design Loads for Buildings and Other
Structures:
• Reglamentos o códigos de construcción
– Eurocode 1: “Basis of Design and Actions on Structures”.
– Códigos nacionales o regionales.
NORMAS
Y GUIAS
19. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Cargas muertas (D).
• Cargas vivas estáticas (L, Lr).
• Cargas vivas móviles (L).
• Impacto (I).
• Nieve (S).
• Viento (W).
• Sismos (E).
• Lluvia (R).
• Empuje de suelos (H).
• Inundación (F).
• Otros.
CARGAS
20. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Peso propio de la estructura.
• Peso propio de las terminaciones de pisos y muros.
• Peso de ductos y servicios.
• Peso de tabiques.
CARGAS
MUERTAS
Losa
estructural
21. 4. Cargas y combinaciones de carga
Cargas vivas estáticas:
• Sobrecargas de uso
– habitacional,
– de oficinas,
– de almacenamiento,
– de estacionamiento
• Tráfico peatonal o vehicular
– Cargas distribuidas
– Cargas móviles
CARGAS
VIVAS
22. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Velocidad máxima vmax de viento esperada (en N años)
– Localización geográfica
– Irregularidad del terreno
• Presión básica q = q(vmax).
• Variación de la presión en altura.
• Modificación por
– Dirección de incidencia
– Inclinación de superficies
CARGAS
DE VIENTO
α
C2·q
C1·q
C3·q
C4·q
q(h)
Viento
23. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Método elástico estático
Q = Cs · W
CARGAS
SISMICAS
W1
M·a
Movimiento del suelo
W2
W1
Q1 + Q2 = Q
Cortante basal
W2
Q2
Q1
24. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Combinaciones de carga LRFD (ASCE 7-02)
1. 1.4(D + F)
2. 1.2(D + F + T ) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr or S or R)
3. 1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (L or 0.8W)
4. 1.2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S or R)
5. 1.2D + 1.0E + L + 0.2S
6. 0.9D + 1.6W + 1.6H
7. 0.9D + 1.0E + 1.6H
COMBOS
DE CARGA
25. 4. Cargas y combinaciones de carga
• Combinaciones de carga ASD (ASCE 7-02)
– D + F
– D + H + F + L + T
– D + H + F + (Lr or S or R)
– D + H + F + 0.75(L + T ) + 0.75(Lr or S or R)
– D + H + F + (W or 0.7E)
– D + H + F + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
– 0.6D + W + H
– 0.6D + 0.7E + H
COMBOS
DE CARGA
26. 5. Métodos de análisis
• Método elástico
– Material es elástico, lineal, homogéneo e isótropo.
– Miembros elásticos
– Pequeñas deformaciones
METODO
ELÁSTICO
σ
ε
σy
E
27. 5. Métodos de análisis
• Método elástico
– Límite de aplicación está dado por primera fluencia de la
sección
METODO
PLÁSTICO
My
Fy
-Fy
28. 5. Métodos de análisis
• Método elástico
– Resistencia de la estructura está dada por primera fluencia o
límite de deformación
METODO
PLÁSTICO
Py
∆max
29. 5. Métodos de análisis
• Existe reserva de resistencia en la sección
METODO
PLÁSTICO
M1>My
Fy
-Fy
My
Fy
-Fy
30. 5. Métodos de análisis
• Existe reserva de resistencia en la estructura
(hiperestaticidad)
METODO
PLÁSTICO
Rango elástico
P1≤Py
Plastificación de viga
P2>Py
Colapso
Pu>P2
31. 5. Métodos de análisis
• Método plástico
– Material es elástico-perfectamente plástico.
– No hay inestabilidad
– No hay fractura
– No hay fatiga
METODO
PLÁSTICO
σ
ε
σy
E
32. 5. Métodos de análisis
• Método plástico
– Estado límite en la sección es plastificación
METODO
PLÁSTICO
Mp
Fy
-Fy
33. 5. Métodos de análisis
• Método plástico
– Estado límite en la estructura es colapso
METODO
PLÁSTICO
Pu
Notas del editor
Métodos de Diseño
Este capítulo introduce los conceptos fundamentales del diseño de estructuras de acero. El capítulo comienza con una introducción al diseño estructural, seguida de una presentación de los principios del diseño. Las filosofías de diseño en uso se discuten a continuación, para seguir con una descripción de las distintas acciones que debe soportar una estructura. Finalmente, se presentan los métodos existentes para el análisis de estructuras de acero.
Es necesario enfatizar que el proceso de diseño es en sí un proceso de creación. No es suficiente con seguir un conjunto de reglas o una normativa para asegurar que se obtenga una estructura que cumpla con sus objetivos. Tampoco se debe confundir el diseño con el cálculo o el análisis estructural, estos son, más bien, herramientas del proceso de diseño como veremos más adelante.
Los requisitos más comunes que se exigen a una estructura tienen que ver con que sea capaz de soportar las cargas aplicadas (resistencia) sin exceder ciertos límites de deformación (por ejemplo, desplazamiento entre pisos en edificios, flecha en vigas y losas) y manteniendo su estabilidad estructural. Sin embargo, existen otros posibles requisitos de diseño que pueden finalmente controlar el resultado del proceso de diseño. Entre estos requisitos podemos mencionar los siguientes:
Vibraciones: el uso de miembros muy esbeltos (vigas, losas) puede generar vibraciones perceptibles por el usuario debido a las acciones sobre la estructura. Estas vibraciones excesivas, si bien pueden no afectar la resistencia de la estructura, perjudican el cumplimiento de los objetivos para el estado de servicio.
Costo mínimo: puede ser que se requiera que la estructura resultante tenga un costo mínimo, obviamente sin sacrificar la integridad estructural de esta. Esto puede significar, por ejemplo, usar sólo unas pocas secciones, de modo de tomar ventaja de economías de escala, aun cuando algunos elementos queden sobrediseñados para las solicitaciones que verá la estructura durante su vida útil. En países donde la mano de obra es el recurso más caro, es posible que el diseño se oriente a minimizar la necesidad de esta.
Tiempo de construcción mínimo: en proyectos industriales especialmente, el interés del mandante puede ser que el proceso productivo que alberga la estructura pueda empezar a funcionar lo más pronto posible.
Máxima facilidad de mantenimiento: hay estructuras que requerirán de mantenimiento periódico. Por ejemplo, estructuras en ambientes agresivos requerirán ser inspeccionadas regularmente para evaluar los efectos de corrosión y ser repintadas; si existen detalles de uniones o elementos que dificultan el cubrir una superficie, esa superficie quedará desprotegida, pudiendo generar un punto de falla.
Máxima eficiencia de operación: limitaciones como alturas libres y espacios mínimos de desplazamiento de maquinarias pueden definir parámetros como distancia entre columnas, tamaño máximo de elementos, etc.
En términos generales, el proceso de diseño parte con una definición conceptual de la estructura: donde estará ubicada, cuales serán los usos de la estructura.
Luego, basado en esta definición, se identifican las posibles solicitaciones sobre la estructura.
El paso siguiente es seleccionar una estructuración adecuada a los objetivos establecidos en la definición conceptual, es decir, elegir el tipo de sistema estructural más adecuado y la ubicación de los elementos resistentes.
En este punto es posible definir secciones preliminares de los miembros estructurales para poder proceder al análisis estructural. Esta definición puede estar basada en experiencia previa o en métodos de prediseño más formales.
Después de analizar la estructura bajo las distintas solicitaciones, se puede evaluar usando los resultados del análisis, si la estructura resultante cumple con los requisitos de diseño. Si no es así, se pueden modificar aquellos miembros que no cumplen, o si el diseño está muy lejos de los objetivos, se puede reestructurar la solución. Este proceso iterativo termina, cuando se satisfacen todos los requisitos de diseño, con a emisión de planos y especificaciones para construcción.
Una parte primordial del proceso de diseño es la definición de las solicitaciones sobre la estructura. La siguiente es una lista no exhaustiva de posibles solicitaciones sobre la estructura. Estas solicitaciones pueden ejercer sobre la estructura cargas, desplazamientos, cambios de temperatura, u otros. Dependiendo de la ubicación y de las condiciones del entorno, sólo algunas de estas solicitaciones serán de interés para el diseño.
Para entender los principios del diseño estructural es necesario mirar el proceso de diseño en más detalle. En general todas la variables involucradas poseen un grado de variabilidad y en diseño sólo se puede utilizar modelos de estas variables. Es así como es necesario contar con modelos de solicitación y resistencia para ser usados en el modelo estructural.
En general, como modelo de solicitaciones se utilizan valores característicos Qc de estas que representan una baja probabilidad de ser excedidos. Esta probabilidad nunca será nula debido a las razones indicadas.
Como modelo de resistencias también se utilizan valores característicos Rc de éstas que representan una baja probabilidad de que exista una resistencia menor. Esta probabilidad nunca será nula debido a las razones indicadas.
El problema de diseño entonces es proveer resistencia de modo que la probabilidad de que la solicitación exceda la resistencia provista, sea menor que un valor determinado. Esto es lo que se denomina confiabilidad del diseño.
La idea es conseguir que la resistencia característica multiplicada por un factor de reducción phi exceda a la solicitación característica multiplicada por un factor de amplificación gama, con una probabilidad alta. Podemos definir la probabilidad de falla de cualquiera de las tres formas indicadas. Para calcular esta probabilidad es necesario conocer al menos una aproximación a la distribución de probabilidad de la resistencia y la solicitación. Normalmente se asume que estas variables siguen una distribución log-normal, es decir, que el logaritmo de la variable se distribuye en forma normal o Gaussiana.
Podemos construir la distribución de probabilidad del logaritmo de la resistencia dividida por la solicitación. En esta distribución, todos los valores menores que 0 representan la falla.
El índice de confiabilidad beta es un valor adimensional que expresa a cuantas desviaciones estándar se encuentra el valor medio del valor de falla. Si R y Q siguen distribuciones log-normales, beta se puede escribir en la forma mostrada.
Los factores de carga y resistencia de la AISC fueron determinados para lograr un índice de confiabilidad como el indicado. Se exigió un índice mayor a las uniones para privilegiar la falla en los miembros, que en general es más dúctil.
Los métodos de diseño actualmente en uso se pueden dividir en dos grandes categorías: Métodos de diseño por tensiones admisibles y Métodos de diseño por estados límite.
Los métodos de diseño por tensiones admisibles han dominado el diseño de estructuras por los últimos 100 años. La estructura se analiza al nivel de condiciones de servicio y la resistencia de los elementos está gobernada por la limitación de las tensiones en la sección transversal a un valor máximo admisible.
Los métodos de diseño por estados límite están basados en consideraciones probabilísticas de la variabilidad de solicitaciones y resistencia. Entre estos métodos se incluye los métodos de diseño por resistencia última, diseño por resistencia, diseño plástico, diseño con factores de carga, diseño límite y diseño por factores de carga y resistencia (LRFD). Los estados límite que se pueden considerar se dividen en estados límite últimos (resistencia última, colapso) y estados límite de servicio (deformaciones admisibles, vibraciones máximas). Sin embargo, la mayoría de los métodos de diseño por estados límite se concentran en los estados límite últimos y dejan los de servicio a criterio del diseñador o la normativa existente.
El método de diseño por tensiones admisibles fue en principio desarrollado basándose en la experiencia previa para determinar los factores de seguridad. La justificación que se entrega aquí fue deducida a posteriori, cuando toda la teoría de confiabilidad de diseño fue introducida. El problema principal del método de tensiones admisibles es que considera un factor uniforme para las cargas, sin reconocer los diferentes grados de variabilidad que existen, por ejemplo entre las cargas permanentes y las cargas sísmicas.
El método LRFD utiliza factores de carga que son diferentes dependiendo del tipo de carga considerada. Normalmente, los factores de mayoración de las cargas están dados por las especificaciones de cargas requeridas, mientras que los factores de reducción de la resistencia están dados en las especificaciones para el diseño de elementos.
El método está basado en el modelo probabilístico antes presentado y fue inicialmente calibrado para producir el mismo resultado que tensiones admisibles para una razón entre cargas vivas y cargas muertas igual a 3.
Los factores de reducción de la resistencia son menores o iguales a 1, mientras que los factores de mayoración de las cargas son mayores o iguales a uno.
El método LRFD tiene una serie de ventajas sobre el ASD. Entre las más importantes está la racionalidad del método y la posibilidad de introducir cambios a los factores de carga y de resistencia independientemente (de hecho, la última edición de la norma AISC modificó el valor del factor de reducción en miembros en compresión de 0.85 a 0.9, citando mejoras en las técnicas de producción del acero). Otra razón importante es que, cuando se combinan elementos estructurales de diferentes materiales, es mejor que todos se diseñen de acuerdo a la misma metodología, para prevenir inconsistencia que pueden resultar en diseños poco seguros.
Sin embargo, el método de tensiones admisibles no ha sido completamente abandonado, debido a que aún es ampliamente utilizado y es necesario cuando se está evaluando la rehabilitación de estructuras antiguas.
En la determinación de cargas y combinaciones de carga existen documentos que sirven de guía cuando no existe información. Es importante destacar que estos documentos dan cargas que son mínimos que se deben considerar; para cada proyecto en particular se debe evaluar si estas valores son suficientes.
Los documentos se pueden dividir en dos tipos:
Especificaciones: sin carácter legal per se, representan un resumen del estado del arte hecho por organizaciones independientes como asociaciones de ingenieros o de fabricantes.
Reglamentos o códigos: documentos con carácter legal, su no cumplimiento acarrea responsabilidad judicial. Normalmente promulgados por organismos dependientes del estado o del gobierno de una región.
Esta lista de cargas no pretende ser exhaustiva, pero incluye las cargas de uso más habitual en diseño.
Las cargas se pueden dividir en:
Acciones Permanentes: cargas muertas, empuje de suelos estático; y
Acciones Variables: todas las otras.
Las cargas más comunes se describen a continuación.
Las cargas muertas son cargas gravitacionales debidas al peso de la estructura, terminaciones y elementos no estructurales fijos a la estructura. Se calculan usando las densidades de los diferentes materiales y las dimensiones de los elementos. La variabilidad de este tipo de cargas es normalmente baja y está asociada a tolerancias de construcción y desviaciones normales de los materiales. Una mayor variabilidad se asocia a aquellos elementos cuya posición puede variar durante la vida útil de la estructura (tabiques, piezas de sujeción, carpetas de rodado en puentes). Normalmente se considera como una carga uniformemente distribuida. La figura muestra una sección típica de losa estructural en un edificio. Se indican los elementos no estructurales más comunes.
Las cargas vivas estáticas están asociadas al uso de la estructura. Tienen una variabilidad mucho mayor que las cargas permanentes.
Las sobrecargas de uso se consideran normalmente como cargas uniformemente repartidas. Se permite aplicar reducciones a esta carga basado en la baja probabilidad de que el total de la carga esté actuando sobre toda la superficie útil de la estructura al mismo tiempo.
Las cargas asociadas al tráfico, de acuerdo a su magnitud, pueden considerarse como cargas uniformemente distribuidas o como un tren de cargas puntuales móvil. Cargas asociadas al tráfico normal de automóviles y vehículos livianos en puentes, por ejemplo, se representan como cargas distribuidas multiplicadas por un factor que considere los efectos de amplificación dinámica. Por el contrario, la carga asociada al camión de diseño se considera como una carga puntual que se mueve a lo largo del puente.
Los efectos del viento sobre una estructura se determinan generalmente en base a la presión que ejerce el viento sobre ésta, sin consideración de los efectos dinámicos, excepto para estructuras muy flexibles. Se describe aquí un procedimiento general de determinación de las cargas de viento sobre una estructura, el que puede ser particularizado para un determinado país o región.
La determinación de las presiones parte de la definición de la máxima velocidad del viento esperada en la zona para un cierto número de años, generalmente la vida útil de la estructura. El viento máximo depende de:
La localización geográfica del sitio de la estructura: el viento máximo esperable en el Caribe no es el mismo que el viento máximo en Lima. Así también, el viento en la alta montaña es diferente al viento en los valles.
Las condiciones del terreno: una estructura frente al mar está mucho más expuesta al viento que otra en el centro de una gran ciudad, donde probablemente hay muchos obstáculos para el viento.
A partir de la velocidad máxima esperada del viento se determina una presión básica. La presión básica, tal como la velocidad del viento, varía con la altura desde cero al nivel del suelo hasta algún valor máximo, y esta variación debe ser considerada en la determinación de las fuerzas sobre la estructura.
Finalmente, al aplicar esta presión a la estructura se debe considerar la dirección de incidencia del viento y la inclinación de las superficies con respecto a esta.
Existen varios métodos para la determinación de los efectos de un sismo sobre una estructura. El que aquí se presenta es aplicable para estructuras regulares de baja altura y está definido en la mayoría de los códigos de diseño sísmico.
El método consiste en simular el efecto del movimiento del suelo con un conjunto de cargas laterales estáticas actuando sobre la estructura. La carga lateral equivalente total aplicada sobre la estructura se denomina cortante basal y se calcula como una fracción Cs del peso total de la estructura. El factor Cs se denomina coeficiente sísmico y depende de las propiedades dinámicas de la estructura (período, amortiguamiento) y de la capacidad de deformación en el rango inelástico (ductilidad) de ésta.
El cortante basal se reparte entre los pisos de acuerdo al período fundamental de la estructura.
Es en las combinaciones de carga que se definen los factores de mayoración de las cargas. Como se puede ver en las combinaciones de la ASCE 7, los factores asociados a cada solicitación pueden cambiar de una combinación de carga a otra. En la derivación de estas combinaciones se consideró que no es racional suponer que todos los máximos de carga están actuando simultáneamente sobre la estructura. Por ejemplo, el factor de mayoración de la carga viva en el caso de carga gravitacional solamente (combinación 2) es 1.6 veces, mientras que cuando consideramos el máximo viento (combinación 4) el factor de la carga viva es 1.0.
Se incluyen también a modo de comparación las combinaciones de carga definidas por el ASCE 7 cuando el diseño es por tensiones admisibles. Los factores de reducción que se observan dan cuenta de la posibilidad de que en ciertas etapas no se encuentre toda la carga muerta o de servicio actuando.
Para terminar este capítulo vamos a hablar de los métodos de análisis de estructuras más usados. En primer lugar vamos a hablar del método de análisis elástico.
Este método es el más utilizado. En el análisis se utiliza un modelo lineal elástico y las tensiones que se obtienen en los elementos son elásticas.
En rigor, los resultados del análisis sólo son válidos mientras la estructura y sus miembros se mantengan en el rango elástico. Sin embargo, los resultados de análisis lineal se utilizan para determinar la capacidad de diseño de las secciones.
La falla de la estructura va a ocurrir cuando se alcance la plastificación de un elemento o se exceda un límite de deformación. En el caso de desplazamientos, el desplazamiento elástico resultante es amplificado para considerar los efectos de la plastificación en la rigidez de la estructura.
El método elástico no considera la reserva de capacidad de la sección para esfuerzos mayores que el de fluencia. Como se ve en la figura, después de la primera fluencia la viga es capaza de resistir carga adicional a través de la plastificación progresiva de la sección transversal.
Por otro lado, el método elástico no considera que después de la fluencia en una sección, la estructura puede seguir soportando carga adicional hasta llegar al colapso, como se muestra en la figura. Bajo el estado de cargas mostrado, el marco desarrolla dos rótulas plásticas en los extremos de la viga primero para una carga lateral P mayor que la carga de primera fluencia. Esta carga lateral puede seguir aumentándose hasta que se generan rótulas plásticas en la base de las columnas, con lo que se genera un mecanismo y la estructura falla.
Basado en lo anterior se desarrolló el método de análisis plástico.
En este método se supone que el material tiene un comportamiento elástico hasta la fluencia y luego perfectamente plástico. Para que el método sea válido se debe prevenir cualquier estado límite de inestabilidad, fractura o fatiga de los miembros estructurales y sus uniones.
En este método, el estado de falla de las secciones corresponde a la plastificación total de la sección como se muestra en la figura.
Y el estado de falla de la estructura ocurre cuando esta se ha plastificado en suficientes lugares (rótulas plásticas) para generar un mecanismo.