Metodos de Diseno en acero

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

Métodos de Diseño
1.
2.
3.
4.
5.

Introducción
Principios del diseño estructural
Filosofías de diseño
Cargas y combinaciones decarga
Métodos de análisis

CONTENIDO

1. Introducción

DISEÑO
ESTRUCTURAL

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).

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

1. Introducción
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Definición conceptual.
Definición de solicitaciones a considerar.
Estructuración.
Selección de elementos.
Análisis.
Evaluación.
Emisión de planos yespecificaciones.

ETAPAS DE
UN DISEÑO

1. Introducción
•
•
•
•
•
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•
•
•
•
•

Cargas muertas.
Cargas vivas estáticas.
Cargas vivas móviles.
Impacto.
Nieve.
Viento.
Sismos.
Lluvia.
Empuje de suelos.
Inundación.
Otros.

SOLICITACIONES

2. Principios del diseño estructural
Modelos de carga

Modelo estructural

PROCESO DE
DISEÑO

Modelos de resistencia

Análisis estructural
Revisar diseño

No cumpleComparar
respuesta vs.
resistencia

Cumple

Proceso de diseño estructural

Fin

2. Principios del diseño estructural

INCERTEZAS
SOLICITACIONES

• 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

Q
QcSolicitaciones

Probabilidad de exceder Qc

2. Principios del diseño estructural

INCERTEZAS
RESISTENCIA

• 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

R
Rc
Probabilidad detener
resistencia menor que Rc

Resistencia

2. Principios del diseño estructural

OBJETIVO DEL
DISEÑO

• Diseño estructural debe proveer confiabilidad adecuada
para el caso de solicitaciones mayores que las
consideradas o baja resistencia

Q

Qm

R

Rm
Falla

2. Principios del diseño estructural

CONFIABILIDAD
ESTRUCTURAL

Rc
Qc

Q

Qm

Rm
Falla

Probabilidad de falla:

R

P R  Q 0  PR 1 P ln R  0 
 Q 
  Q


2. Principios del diseño estructural


ln  Rm Qm 
2

VR  VQ

2

Índice de
Confiabilidad

ln(R/Q)

Falla

0

[ln(R/Q)]m
ln(R/Q)

INDICE DE
CONFIABILIDAD

2. Principios del diseño estructural

INDICE DE
CONFIABILIDAD

• AISC-LRFD
Combinaciones de carga

 objetivo

Carga permanente + carga viva (o nieve)

3 para miembros
4.5 para uniones

Cargapermanente + carga viva + viento

2.5 para miembros

Carga permanente + carga viva + sismo

1.75 para miembros

3. Filosofías de diseño

METODOS 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

3.Filosofías de diseño
Método de Diseño por tensiones admisibles (ASD):
Asume la misma variabilidad para todas las
solicitaciones ( = cte.)

Rn
 Qi

Escrito en otro formato

Radm

Rn

Q
FS

TENSIONES
ADMISIBLES

3. Filosofías de diseño

FACTORES DE CARGA
Y RESISTENCIA

Método de Diseño por factores de carga y resistencia
(LRFD)
• Basado en:
– Modelo probabilístico
– Calibración con ASD
–...