ENSAYO DEL MÉTODO LRFD I.
Introducción:
EL LRFD (Load and Resistance factor design) es un método que se utiliza para el diseño de estructuras de acero, este nos permite hacer de una manera más eficaz nuestros proyectos. El acero es un material utilizado utilizado desde desde hace hace entre 2000 y 300 años, pero jamás jamás en producción en masa ya que no se contaba con la tecnología ni con la suficiente capacidad del ser humano, solamente lo utilizaban para ocasiones especiales, sino al siglo XIX se creó un método de producción económica. Después de todo esto, el primer uso de acero en un edificio que estructuró William Lebaron Jenny pero solo se utilizó en partes el acero no en todo este. El primer Edificio hecho completamente por acero fue el segundo edificio Rand-McNally terminada en 1980 en chicago, y a su vez en 1989 la torre Eiffel de 985 pies de altura y como esta le introdujeron un elevador mecánico, mecánico, la tecnología de los edificios se revolucionó para siempre utilizando elevadores en cualquier edificio de ese año en adelante hasta la fecha. En 1890 se crearon muchas manufacturas de acero las cuales proponían sus ideales y teorías cuál sería la l a mejor forma de estructurar el acero y lo podían moldear de tal forma que se pudieron cambiar sus propiedades y mejorarlas, como lo son: Alta resistencia, uniformidad, elasticidad, durabilidad, ductilidad, tenacidad, todas están mejoran el rendimiento de las estructuras. Este método se basa en dos tipos de de cargas en cargas muertas y cargas cargas vivas. Cargas Cargas muertas: Son cargas de magnitud constante que permanecen fijas en un mismo lugar, Cargas vivas: Todas las cargas que estén en movimiento, autos, grúas, personas, etc. Ventajas del método LRFD: Es probable que se ahorre mucho dinero con este método sobre todo cuando las las cargas vivas son más pequeñas pequeñas que las muertas, muertas, el método de LRFD, se utiliza un factor de seguridad seguridad menor para las cargas cargas muertas y mayor para las
cargas vivas, al utilizar otro métodos de construcción los costos se elevan cuando las cargas vivas son más grandes que las muertas. II.
Base de Diseño:
(Aguirre C. 2010)1 El diseño se realiza de acuerdo con las disposiciones del método Diseño en Base a Factores de Carga y Resistencia (LRFD) o a las disposiciones del método Diseño en Base a Resistencias Admisibles (ASD). a. Diseño por resistencia usando diseño en base a factores de carga y resistencia (LRFD):
El diseño de acuerdo con las disposiciones de Diseño en Base a Factores de Carga y Resistencia (LRFD) satisface los requisitos de esta Especificación cuando la resistencia de diseño de cada componente estructural es mayor o igual a la resistencia requerida determinada de acuerdo con las combinaciones de carga LRFD. Se aplican todas las disposiciones de esta Especificación excepto las de la Sección b (Especificación ANSI/AISC 360-10 Para construcciones de acero). El díselo se realizará de acuerdo con la ecuación B3.1:
Donde:
Fuente: (Aguirre C. 2010) 1, Especificación ANSI/AISC 360-10 Para construcciones de acero. Factores de carga y combinaciones de carga 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 D: Carga muerta debida al peso propio de los miembros estructurales y acciones permanentes en la estructura. L: Carga viva debida a la ocupación y equipo Lr: Carga viva de techo W: Carga de viento S: Carga de nieve E: Carga sísmica determinada de acuerdo con la parte 1 del Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. R: Carga debida al agua pluvial o hielo, exclusiva de la contribución del encharcamiento.
La expresión para el requisito de seguridad estructural es: Σλi Qi≤φRn
Donde: Qi= efecto de las acciones calculado (M, V, P, etc.) bajo cargas de servicio i, donde i =
D (carga muerta), L (carga viva), S (sismo), W (viento), etc. γi = factor de carga;
depende del tipo y combinación de carga (toma en cuenta las
incertidumbres de los efectos de las cargas). Rn= resistencia nominal = esfuerzo o φ= factor de
fuerza correspondiente a la falla.
resistencia menor que la unidad, depende del tipo de resistencia (toma en
cuenta las incertidumbres en la resistencia).
Estados de límite:
Los estados límite de resistencia: Se basan en la seguridad o capacidad de carga de las estructuras e incluyen las resistencias plásticas, de pandeo, de fractura, de fatiga, de volteo, etc. Los estados límite de servicio: Se refieren al comportamiento de las estructuras bajo cargas normales de servicio y tienen que ver con aspectos asociados con el uso y ocupación, tales como deflexiones excesivas, deslizamientos, vibraciones y agrietamientos. Factores de Resistencia
La resistencia última de una estructura depende en la resistencia de los materiales, las dimensiones, la mano de obra y no puede calcular exactamente. Que puede influir
1) Imperfecciones en las teorías de análisis. 2) A variaciones en las propiedades de los materiales. 3) A las imperfecciones en las dimensiones de los elementos estructurales. para hacer esta estimación, se multiplica la resistencia última teórica (resistencia nominal) de cada elemento por un factor Q, de resistencia. Magnitud de los factores de carga y resistencia
Las incertidumbres que afectan a los factores de carga y resistencia son: Variación en la resistencia de los materiales. Error en los métodos de análisis. Los fenómenos naturales como huracanes, sismos, etcétera. Descuidado durante el montaje La presencia de esfuerzos residuales y concentraciones de esfuerzos, variaciones en las dimensiones de las secciones transversales, etc.
Confiabilidad y las especificaciones LRFD
Confiabilidad al porcentaje estimado de veces que la resistencia de una estructura será igual o excederá a la carga máxima aplicada a ella durante su vida estimada (50 años) Los investigadores del método LRFD desarrollaron un procedimiento para estimar la confiabilidad de los diseños. Establecieron lo que les pareció razonable en cuanto a porcentajes de confi abilidad para diferentes situaciones. Lograron ajustar los factores φ de resistencia para que los proyectistas fuesen capaces de obtener los porcentajes de confiabilidad establecidos en el punto anterior. Un proyectista afirma que sus diseños son 99.7% confiables. 100 % no es posible. 1000 estructuras diferentes ‐3 son sobrecargadas y en 50 años de vida se fallarán. La resistencia de cada estructura, R ≥Q, la carga máxima.
Siempre habrá una pequeña posibilidad de que Q >R. El propósito de los autores de las especificaciones LRFD fue mantener esta posibilidad tan baja y consistente como fuese posible. ¿Por qué usar LRFD?
Es una herramienta disponible.
Más racional que ASD.
Permite cambios más fácilmente que ASD.
Puede ser adaptado para solicitaciones no consideradas.
Ventajas del formato LRFD
LRFD proporciona un margen de seguridad más uniforme y confiable bajo diferentes condiciones de carga. Es decir, LRFD permite que el factor de seguridad sea más preciso para diferentes tipos de carga y combinaciones de las mismas.
Las resistencias nominales (Rn) se indican explícitamente en las Especificaciones LRFD. El diseñador cuenta con más información sobre el comportamiento real de la estructura.
Cuando sea posible, las resistencias nominales se dan en términos de fuerzas en vez de esfuerzos. Esto frecuentemente proporciona una mejor representación del comportamiento estructural real.
b. Diseño por Resistencia Usando Diseño en Base a Resistencias Admisibles (ASD):
El diseño de acuerdo con las disposiciones de Diseño en Base a Resistencias Admisibles (ASD) satisface los requisitos de esta Especificación cuando la resistencia admisible de cada componente estructural es mayor o igual a la resistencia requerida determinada de acuerdo con las combinaciones de carga ASD. Se aplican todas las disposiciones de esta Especificación excepto las de la sección a. (Especificación ANSI/AISC 360-10 Para construcciones de acero). El diseño se realizará de acuerdo con la ecuación B3.2:
Donde:
Fuente: (Aguirre C. 2010) 1, Especificación ANSI/AISC 360-10 Para construcciones de acero.
Factores de carga y combinaciones de carga 1. D+ F 2. D + H + F + L + T 3. D + H + F + (Lr or S or R) 4. D + H + F + 0.75(L + T) + 0.75(Lr or S or R) 5. D + H + F + (W or 0.7E) 6. D + H + F + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr or S or R) 7. 0.6D + W + H 8. 0.6D + 0.7E + H
