Google
 
Web www.hogaryconstruccion.com.ar
 
CIRSOC

FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA
(modelo)

Introducción al Método según el

"LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN"

DEL AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION - 1986

Biblioteca de Apoyo

Ing. Eduardo JUAREZ ALLEN
Ing. Gustavo Ernesto DARIN

JULIO 1993

"El INTI-CIRSOC y ERREPAR S.A no se hacen responsables de la utilización que el usuario haga de la información contenida en el presente CD-ROM.

A efectos legales, tiene validez el texto impreso editado por INTI-CIRSOC"


- INDICE -

Volver al Temario

Prólogo

Introducción al método de factores de carga y resistencia según el "Load & resistance factor design specification for structural steel buildings" del American Institute Steel Construction - 1986

1.- Diferencias entre los métodos ASD (Allowable Stress Design) y LRFD (Load and Resistance Factor Design)

2.- Conceptos básicos que definen el Método de la LRFD
2.1. Estados Límites
2.2. Formato General de la LRFD
2.3. Fundamentos de la LRFD
2.3.1. Factores de carga g i
2.3.2. Factores de resistencia f

3.- Bibliografía


El Método de Factores de Carga y Resistencia adoptado por el American Institute of Steel Construction (AISC) en la primera edición del Load and Resistance Factor Design Specification for Steel Buildings, es un criterio de cálculo de estructuras de acero basado en los estados límites de resistencia y de servicio, que difiere del tradicionalmente utilizado: el Método de las Tensiones Admisibles.

Este nuevo método introduce dos conceptos: uno ya conocido y utilizado para el dimensionamiento, de acuerdo con la teoría de cálculo plástico o de rotura, de componentes estructurales y que ha sido incluído en varios reglamentos y otro que presenta un enfoque basado en principios probabilísticos de primer orden.

Mediante el enfoque probabilístico, unido al de estados límites, se trata de caracterizar un procedimiento coherente para la evaluación de la resistencia y de la confiabilidad estructural.

El presente trabajo, que no es mas que una recopilación resumida y ordenada de otras publicaciones, tiene por objeto introducir al lector en la comprensión de este método que ha sido adoptado por casi todos los reglamentos del mundo y será seguramente un buen antecedente, así confiamos, para la actualización de nuestros reglamentos de Estructuras Metálicas.

Dirección Técnica
CIRSOC

Indice / Temario


INTRODUCCIÓN AL MÉTODO DE FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA SEGÚN EL "LOAD & RESISTANCE FACTOR DESIGN SPECIFICATION FOR STRUCTURAL STEEL BUILDINGS" DEL AMERICAN INSTITUTE STELL CONSTRUCTION – 1986

1. Diferencias entre los Métodos ASD (Allowable Stress Design) y LRFD (Load and Resistance Factor Design).

La importancia del criterio de verificación basado en estados límites últimos (LRFD) se fundamenta en el hecho de que es un método avanzado de dimensionamiento de estructuras de acero y que el mismo ha sido adoptado por la mayoría de los países del mundo (incluido Brasil), si bien por razones de transición, se lo utiliza alternativamente todavía con el criterio de tensiones admisibles (ASD).

El objetivo principal del método de la LRFD Specification, es proveer a todas las estructuras de acero una confiabilidad uniforme bajo distintas condiciones de cargas. Hablar de confiabilidad uniforme de una estructura es equivalente a decir que todos sus miembros componentes, tienen la misma probabilidad de falla. Esta uniformidad no puede ser alcanzada, como veremos, mediante el encuadre propuesto por el criterio de tensiones admisibles (ASD).

El método de las tensiones admisibles ASD puede ser representado mediante la inecuación:

(1)

El miembro de la izquierda se denomina Resistencia Requerida y es la sumatoria de los efectos Qi de igual índole (esfuerzo característico: M o N o Q, etc. los que resulten los más apropiados) debidos a las causas (cargas, variaciones de temperatura, etc.) y sus combinaciones, determinados mediante un procedimiento de análisis estructural. El miembro de la derecha representa la Resistencia de Cálculo (o de Diseño) y es la Resistencia Nominal Rn o la resistencia que provee el elemento o unión (capacidad resistente a la flexión, esfuerzo axil, corte, etc.) con su estado límite claramente definido, dividida por un coeficiente de seguridad F.S.

Volver al Capítulo / Indice / Temario

Cuando dividimos ambos miembros de la inecuación por una característica geométrica adecuada (por ej.: área o módulos de la sección) el miembro de la izquierda se transforma en la tensión de trabajo y el de la derecha en la tensión admisible. Si desarrollamos el término de la izquierda, tomando como base la AISC Specification (ASD), será el máximo valor absoluto de las siguientes combinaciones:

 

D + L’

( D + L’ + W ) . 0.75

( D + L’ + E ) . 0.75

D - W

D - E

en las cuales D, L’, W y E son respectivamente los efectos de las cargas muertas o permanentes, vivas o sobrecargas útiles, cargas accidentales de viento y sismo; la carga viva total es L’ = L+ (Lr o S o R)

L= carga viva debida a la ocupación y equipos móvibles

Lr= carga viva de cubiera

S= carga de nieve

R= carga nominal debida a lluvia inicial o hielo producida por el efecto exclusivo del estancamiento o encharcado (ponding).

El método de tensiones admisibles ASD está caracterizado entonces, por el uso de cargas de trabajo (de valores nominales fijados por los códigos) no factoreadas, con la adopción simultánea de un coeficiente o factor único de seguridad (F.S.) aplicado a la Resistencia Nominal (media o característica). Debido a la gran variabilidad y por lo tanto a la impredictibilidad de las cargas vivas y de las cargas accidentales en comparación con las cargas permanentes, sumado a los valores distintos de los coeficientes de variación (que indican la dispersión de los resultados) que presentan las diversas Resistencias Nominaless que corresponden a cada solicitación, no resulta posible mediante este método obtener una confiabilidad uniforme para toda la estructura.

En cambio, el método LRFD (Load and Resistance Factor Design: Cálculo por Factores de Carga y Resistencia) como su nombre lo indica, utiliza factores separados para cada carga y para cada tipo de resistencia. Para establecer esos factores apropiados fue necesario realizar una considerable cantidad de investigaciones y experiencias, de las que aún se requieren mayores ajustes. Mediante este método es posible lograr una confiabilidad más uniforme, porque los diferentes factores (de carga g y resistencia f) mencionados reflejan, como veremos más adelante en el punto 2.2, el "grado de incertidumbre" de las diferentes cargas y de sus combinaciones y de la exactitud del tipo de resistencia pronosticada.

Volver al Capítulo / Indice / Temario