CLASE 3-UNIDAD 01: INTRODUCCION INTRODU CCION AL DISEÑO ESTRUCTURAL •
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Normativas de Solicitaciones Confiabilidad Confiabi lidad Estructu Estructural ral
Concepto Área Tributaria
sobre col A sobre sob re vi vigas gas
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Concepto Área Tributaria
sobre col A sobre sob re vi vigas gas
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Concepto Área Tributaria
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CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL
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Filosofias del Diseño Estructural
Confiabilidad Estructural
Las estructuras (y en consecuencia los elementos estructurales) deben tener resistencia, rigidez y tenacidad suficiente para permitir el correcto funcionamiento durante la vida útil proyectada. El diseño debe considerar resistencia de reserva para resistir eventuales aumentos de carga debido a: cambios en el uso de la estructura, cargas subestimadas y simplificaciones en el análisis estructural. Además de lo anterior debe considerarse en el diseño la posibilidad de que la resistencia sea menor de la estimada efecto que puede surgir a partir de: variaciones en las dimensiones de los elementos, resistencias menores a las utilizadas como parámetro de diseño (a pesar de estar en el rango de valores estadísticamente aceptables), entre otros. Primer Semestre 2018
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Confiabilidad Estructural.
En virtud de lo anteriormente descrito, se utiliza una formulación de cumplimiento de seguridad estructural basado en probabilidades. Se asume que la Resistencia R y que la carga Q son variables aleatorias.
Q
R
Qc
R c
Resistencia
Solicitación Probabilidad de exceder Q
Probabilidad de tener resistencia menor que R c Primer Semestre 2018
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c
Confiabilidad Estructural.
Por tanto la probabilidad de falla del diseño propuesto, corresponde al área achurada en el siguiente esquema.
Q
Qm
R
R m Falla
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fR c gQc
Q
Qm
Qc
R
R c
R m
Falla
R R Probabilidad de falla: P R Q 0 P Q 1 P ln Q 0 Primer Semestre 2018
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ln(R/Q)
Falla
0
[ln(R/Q)]m bsln(R/Q)
s ln( R / Q )
Primer Semestre 2018
V R
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V Q
2
bs ln( R / Q )
b V R
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V Q
2
Rm
ln(
Qm
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Definiendo el multiplicador b como el índice de Confiabilidad b
ln Rm
Qm
V R V Q 2
2
Combi naciones de carga Carga permanente + carga viva (o nieve)
Formulación probabilística: La modificación de los factores f y g es mucho mas sencilla y racional que la modificación de el factor de seguridad del método ASD. Como la verificación se hace a nivel de rotura comportamiento no lineal de los materiales.
se considera el
LRFD hace compatibles los diseños en los distintos materiales (Hormigón Armado se diseña hace décadas exclusivamente con criterio LRFD). Hay suficiente información respecto a la resistencia de los elementos y en general escasa información respecto a las cargas. El usar LRFD facilitará la inclusión de nueva información respecto a las cargas cuando esta se vuelva disponible. En la actualidad ASD es una manera aproximada de implementar el procedimiento probabilístico desarrollado en LRFD. Primer Semestre 2018
Prof. Héctor Navarrete Carbacho
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¿Cómo compatibilizamos ambas filosofías?
LRFD
ASD
≥ ∑ =
Ω
≥ ∑
Conclusión
≥ ∑ Primer Semestre 2018
≥ ∑
Ω≈
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CARACTERISTICAS MATERIALES
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Acero Estructural Hormigón
Alta resistencia
Uniformidad y homogeneidad
Rango elástico amplio
Durabilidad
Ductilidad y Tenacidad
Rapidez de construcción
Reciclabilidad
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Composición Material
Aleación de Fe y C (~0.05-2%).
Puede contener otros elementos como Mn, Ni, Nb, Cr, V, P, S, Si, Cu, etc.
Porcentaje y elementos de aleación pueden modificar propiedades del acero.
Clasificación según lo establecido por Materials” (ASTM)
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“American
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Society for Testing and
Aceros al Carbono
Contenido de Carbono Bajo ( C < 0.15%)
Contenido de Carbono “Leve” ( Mild)
Contenido de Carbono Medio (0.30% < C < 0.59%)
Contenido de Carbono Alto (0.60% < C < 1.70%)
(0.15% < C < 0.29%)
Los aceros estructurales están en la categoría “Leve” (por ejemplo ASTM A36 tiene un máximo contenido entre 0.25% y 0.29% dependiendo del espesor). Mayor porcentaje de Carbono aumenta la tensión de fluencia, pero reduce ductilidad (dificultando la soldadura) S
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Aceros de baja aleación y alta resistencia
Presentan tensiones de fluencia en el rango entre los 275 y 400 Mpa. Aumentan su resistencia a través de la inclusión de componentes como Cromo, Cobre, Manganeso, Molibdeno, Níquel, Fósforo entre otros. El aumento en la resistencia se genera debido a que los componentes anteriormente descritos mejoran la “microestructura” del material en su proceso de enfriamiento.
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Aceros de baja aleación y tratamiento térmico.
Mediante procesos térmicos pueden lograr tensiones de fluencia entre 550 y 700 Mpa (d (det eteerm rmin inad adaa med edia iant ntee el méto todo do de 0. 0.22% de def efoormac ació iónn uni nita tarria ia)) Preese Pr sent ntaan un co cont nten enid idoo máxi xim mo de Ca Carb rbon onoo de 0. 0.220% Tem empl plad ado: o: Pr Proc oces esoo de en enfr fria iam mie ient ntoo rá rápi pido do pe perro co cont ntrrol olad adoo de la al alea eaci ción ón de desd sdee 900 C hasta alrededor de 200 C, pa parra au aume ment ntar ar la res esis iste tenc ncia ia.. °
°
Reveni Reve niddo: Proce ceso so de reca cale lennta taddo hast staa 600 C, para aumentar la tenacidad y ductilidad de la aleación previamente templada (perdiendo un poco de su res esis iste tenc ncia ia ad adqu quir irid idaa me medi dian ante te el te temp mpla lado do)) °
Ejeempl Ej ploo: Ace cerros A32 3255 y A4 A490 90 ut utililiz izad adoos pa parra pe pern rnoos de alt ltaa resi sist sten enci cia. a. S
