metodoLRFD diseño estructural

 Método LRFD

 Método LRFD

Introducción:

Introducción:

EL LRFD (Load and Resistance factor design) EL LRFD (Load and Resistance factor design) es un método que se utiliza para el diseño es un método que se utiliza para el diseño de estructuras de acero, este nos permite de estructuras de acero, este nos permite hacer de una manera más ecaz nuestros hacer de una manera más ecaz nuestros pro!ectos"

pro!ectos" E

El l DDiisseeñño o ppoor r FFaaccttoorrees s dde e ##aarrgga a !! Resistencia (LRFD) es un método de diseño Resistencia (LRFD) es un método de diseño en el cual las cargas de diseño se ma!oran ! en el cual las cargas de diseño se ma!oran ! llaas s rreessiisstteenncciiaas s dde e ddiisseeñño o sse e mmiinnoorraann m

muullttiipplliiccaannddo o ppoor r ffaaccttoorrees s mmaa!!oorrees s !! menores que la

menores que la unidad, respecti$amente"unidad, respecti$amente"

DEFINICION

DEFINICION

"% el método LRFD está &asado"% el método LRFD está &asado el criterio de estados l'mites, por esto que el criterio de estados l'mites, por esto que ttaamm&&iiéén n sse e lle e ccoonnoocce e ccoommo o mmééttooddo o ddee di

diseseño ño ppor or eeststadadoos s l'l'mimitetes, s, uun n eeststadado o dede l'

l'mimite te ddeenne e lla a cocondndiciciin n anantte e la la cucual al unun e

elleemmeenntto o eessttrruuccttuurraal l &&aao o ccaarrgga a sse e $$ee efectuado a tal grado que dea de ser seguro efectuado a tal grado que dea de ser seguro para los ocupantes de la estructura"

para los ocupantes de la estructura"

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POR ESTE MÉTODO LRFD

POR ESTE MÉTODO LRFD

 son" son" *)

*) estadestado l'o l'mite mite de fde falloallo"%den"%dene el e el alcanalcancece d

de e lla a rreessiisstteenncciia a dde e uun n eelleemmeennttoo estructural &ao

Los estados de l'mites de falla son aquellas asociaciones con el colapso de una estructura con otro modo de falla, que pone en peligro la $ida humana"

FUNADMENTO DE LRFD

EL METODO LRFD ESTA BSADA EN:

*) un método pro&a&il'stico"

) una cali&racin del nue$o criterio con respecto al método *-D"

#) la e$aluacin de los criterios

resultantes mediante los análisis de estudios comparati$os de estructuras representati$os"

DIFERENCIA ENTRE LOS MÉTODOS LRFD

 Y ASD.

El método LRFD utiliza factores separados para cada carga ! para cada tipo de resistencia" .ediante este método es posi&le lograr una cona&ilidad más uniforme"

E !étodo ASD.

Está caracterizado por el uso de carga de

tra&ao de $alores nominales por os

cdigos, no factorizados con adopcin simultánea de un coeciente o factor /nico de seguridad aplicando la resistencia nominal"

METODOLO"IAS DE DISE#O

METODOS DE DISE#O PROPUESTOS

POR EL AISC

Dos son los enfoques del Diseño estructural en acero conforme a lo disponi&le"

0Diseño por Esfuerzos 1ermisi&les2, conocido

por sus siglas

ASD

(*llo3a&le -tress Design)

0Diseño por Factores de #arga ! Resistencia  Estados l'mites2, conocido por sus siglas

LRFD

(Load and Resistance Factor Design)"

El método *-D !a tiene más de 455 años de aplicacin6 con él se procura conseguir que los esfuerzos unitarios actuantes reales en los miem&ros estructurales sean menores que los esfuerzos unitarios permisi&les, aconseados por el reglamento"

-in em&argo, durante las dos /ltimas décadas, el diseño estructural se está mo$iendo hac'a un procedimiento más

racional &asado en conceptos de

pro&a&ilidades"

En esta metodolog'a (LRFD) se denomina 0estado l'mite2 aquella condicin de la estructura en la cual cesa de cumplir su funcin"

$er con la funcionalidad de la estructura, en

situaciones tales como de8e+iones,

$i&raciones, deformacin permanente ! raaduras"

*ceptando los criterios de &ase estad'stica en los que se &asa este nue$o método, se

puede e+presar el requerimiento de

seguridad estructural como sigue7 9 n i i :;R < Q

La parte izquierda de la inecuacin representa la resistencia del componente o sistema, ! la parte derecha representa la carga má+ima esperada" La resistencia nominal Rn es reducida por un factor menor que la unidad (factor de resistencia) para o&tener la

(R$%i%t$nci& d$ Di%$)o*

" *l otro lado de la inecuacin, las cargas son amplicadas por sus respecti$os factores de ma!oracin <i para tener las cargas factorizadas"

Durante la /ltima década ha ganado terreno en =-* la adopcin de la losof'a de diseño

 AISC-Diseño por Factores de Carga y  Resistencia (AISC-LRFD), en especial para el caso de las estructuras de acero, desde la di$ulgacin de las Especicaciones *>-#%?@ correspondientes ! que están &asadas en los siguientes criterios7

*lgunas de las $entaas de este procedimiento son7

4" Es una herramienta adicional para que el diseñador no diera en su concepto de solucin que emplea en diseño de concreto armado, por eemplo"

A" LRFD aparece más racional ! por lo tanto se acerca más a la realidad de lo que ocurre en la $ida /til de la estructura"

B" El uso de $arias com&inaciones de cargas conduce a econom'a de la solucin, porque se acerca con más e+actitud a lo que ocurra"

C" Facilita el ingreso de las &ases de diseño conforme más informacin esté disponi&le"

" Es posi&le introducir algunos cam&ios en los factores <i o : cuando se conoce con ma!or e+actitud la naturaleza de las cargas" Esto tiene importancia cuando e+isten cargas no usuales, o meor conocimiento de la resistencia"

@" Futuros austes ! cali&raciones serán más fáciles de hacer"

el R# en la orma E%55 a falta de unas especicaciones nacionales" 1or supuesto

que en esta se presentan ligeras

modicaciones con respecto a lo enunciado por las Especicaciones *>-#"

El diseño por resistencia, como !a se indic presenta la $entaa que el factor de seguridad de los elementos analizados puede ser determinado" La norma peruana de estructuras metálicas E%55 introduce el factor de seguridad en el diseño atra$es de dos mecanismos" Estos son7 amplicacin de las cargas de ser$icio ! reduccin de la Resistencia terica de la pieza o reduccin de la capacidad, como lo hace la metodolog'a *>-#%LRFD antes mencionada" Las cargas de ser$icio se estiman a partir del metrado de cargas teniendo como &ase la norma E%5A5 de cargas, ! el análisis estructural se efect/a &ao la hiptesis de un comportamiento elástico de la estructura" 1ara nuestro caso el -*1A555, soft3are au+iliar usado tanto para el análisis como diseño estructural, realizará el análisis elástico lineal de la estructura"

/.0 CONDICIONES PARA CAR"AS DE

SER1ICIO.

En cuanto a las de8e+iones, la norma peruana ! las especicaciones *>-#%LRFD no dan normas para que, conocidas las de8e+iones, se puedan comparar con unas permitidas ! se pueda esta&lecer as' el cumplimiento de un estado l'mite, como se hace con el caso de las resistencias" *>-#%

LRFD slo indica7

(Lo% 4!it$% d$ %$r'icio

%$r5n

%$$ccion&do%

con

d$6id&

con%id$r&ción & 7u$ %$ cu!8& &

9unción int$ncion&d& d$ & $%tructur&*.

LRFD di%$)o 8or 9&ctor$% d$ c&r;& <

r$%i%t$nci&= DFCR>

Este método de diseño denominado tam&ién

di%$)o 8or $%t&do% 4!it$ o r$%i%t$nci&

?ti!&

, consiste en determinar en primer término, las acciones (cargas o momentos) que se presentan en las secciones cr'ticas de un miem&ro estructural o estructura &ao el efecto de las acciones de diseño o cargas factorizadas"

En general, las cargas factorizadas se o&tienen multiplicando las cargas de ser$icio o de tra&ao por un factor de carga, que suele ser ma!or que la unidad"

Ecuacin &ásica de diseño79:

@

i<QiRn

donde7

GiH efecto de las acciones calculado (., I, 1, etc") &ao cargas de ser$icio i, donde i H D (carga muerta), L (carga $i$a), -(sismo), J ($iento), etc"

:H factor de resistencia menor que la unidad, depende del tipo de resistencia (toma en cuenta las incertidum&res en la resistencia)"

#omentarios7

El margen de seguridad se incorpora en los dos factores de carga ! reduccin de la resistencia (< ! :), ! se aplica a am&os lados de la ecuacin &ásica de diseño7 acciones contra resistencia"

#on LRFD, el margen de seguridad proporcionado en el diseño puede ser más realista ! re8ea la diferencia de ni$eles o incertidum&res

#on LRFD, el margen de seguridad proporcionado en el diseño puede ser más realista ! re8ea la diferencia de ni$eles o incertidum&res asociadas con diferentes condiciones de carga" 1or eemplo, se usa un factor de carga menor para las cargas muertas (4"A) que para las cargas $i$as (4"@), lo cual re8ea una incertidum&re ma!or en las cargas $i$as"

1$nt&&% d$ 9or!&to LRFD

K LRFD proporciona un margen de seguridad más uniforme ! cona&le &ao diferentes condiciones de carga" Es decir, LRFD permite que el factor de seguridad sea más preciso para diferentes tipos de carga !

K #uando sea posi&le, las resistencias nominales se dan en términos de fuerzas en $ez de esfuerzos" Esto frecuentemente proporciona una meor representacin del comportamiento estructural real"

Los dos lados de la ecuacin &ásica de diseño están asociados a $arias incertidum&res"

>ncertidum&res en las acciones (dependiendo del tipo de carga)" >ncertidum&res en las com&inaciones de carga"

>ncertidum&res en el modelae ! análisis estructural"

Ientaas del método LRFD7

Es pro&a&le que se ahorre mucho dinero con este método so&re todo cuando las cargas $i$as son más pequeñas que las muertas, el método de LRFD, se utiliza un factor de seguridad menor para las cargas muertas ! ma!or para las cargas $i$as, al utilizar otro métodos de construccin los costos se ele$an cuando las cargas $i$as son más grandes que las muertas"

E%t&do% d$ 4!it$7

Los estados l'mite de resistencia7 -e &asan en la seguridad o capacidad de carga de las estructuras e inclu!en las resistencias plásticas, de pandeo, de fractura, de fatiga, de $olteo, etc"

Los estados l'mite de ser$icio7 -e reeren al comportamiento de las estructuras &ao cargas normales de ser$icio ! tienen que $er con aspectos asociados con el uso ! ocupacin, tales como de8e+iones e+cesi$as, deslizamientos, $i&raciones ! agrietamientos"

F&ctor$% d$ R$%i%t$nci&

La resistencia /ltima de una estructura depende en la resistencia de los materiales, las dimensiones, la mano de o&ra ! no puede calcular e+actamente

Con&6iid&d < &% $%8$cic&cion$% LRFD

#ona&ilidad al porcentae estimado de $eces que la resistencia de una estructura será igual o e+cederá a la carga má+ima aplicada a ella durante su $ida estimada ( 5 años) Los in$estigadores del método LRFD desarrollaron un procedimiento para estimar l a cona&ilidad de los diseños" Esta&lecieron lo que les pareci razona&le en cuanto a porcentaes de cona&ilidad para diferentes situaciones" Lograron austar los factores : de resistencia para que los pro!ectistas fuesen capaces de o&tener los porcentaes de cona&ilidad esta&lecidos en el punto anterior"

=n pro!ectista arma que sus diseños son "M cona&les" 455 M no es posi&le"

4555 estructuras diferentes NB son so&recargadas ! en 5 años de $ida se fallarán"

La resistencia de cada estructura, R OG, la carga má+ima" -iempre ha&rá una pequeña posi&ilidad de que G ;R"

El propsito de los autores de las especicaciones LRFD fue mantener esta posi&ilidad tan &aa ! consistente como fuese posi&le"

Pemos llegado a descu&rir que el LRFD es el meor método para hacer estructuras de acero en todos los aspectos desde seguridad, gastos hasta l'mites, cona&ilidad, etc"

os gust como se desarrolla todo el método de LRFD, claro no entendimos todo es mu! a$anzado pero nos pudimos dar una idea de cmo funciona ! porque gracias a todas nuestras indagaciones, esperamos pronto leer más so&re esto ! conocer tam&ién so&re otras especialidades que podemos tener como >ngenieros #i$iles"

 Qac #" .c#ormac(A55A)" Diseño de Estructuras de *cero%.étodo de LRFD >-75%4%5@B%"Recuperado de

http7SSes"scri&d"comSdocSA@5A@SDiseno%de%Estructuras%de%*cero%Lrfd

-cri&d, i&lioteca Digital Recuperado de

http7SSes"scri&d"comSdocS4AABA?SDiseno%por%el%.etodo%de%la%resistencia

>ng" Ta&riel Uroglia"(A55)Estructuras li$ianas de acero" Recuperado de