Metodo Asd Y Lfrd 3z373p

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE PUENTES TEMA: MÉTODO ASD Y LFRD NOMBRE: Pérez Jhonny CURSO: Décimo “A” FECHA: 15/05/2016

AMBATO - ECUADOR ABRIL – SEPTIEMBRE 2016

MÉTODO LRFD ¿QUÉ ES? EL LRFD (Load and Resistance factor Design) Diseño por Factores de Carga y Resistencia es un método que se utiliza para el diseño de estructuras de acero de manera tal que, cuando la estructura está sometida a todas las combinaciones de cargas aplicables, no se supere el estado límite aplicable y emplea como criterios de análisis y diseño los de la teoría plástica o una combinación de análisis y diseño plástico. ¿EN QUÉ ESTA BASADO? El método LRFD está basado el criterio de estados límites, por esto que también se le conoce como método de diseño por estados límites, un estado de límite define la condición ante la cual un elemento estructural bajo carga se ve efectuado a tal grado que deja de ser seguro para los ocupantes de la estructura o dicho elemento deja de desarrollar la función para la cual se diseñó. El método LRFD está basado en: A. Un método probabilístico. B. Una calibración del nuevo criterio con respecto al método ASD. C. La evaluación de los criterios resultantes mediante los análisis de estudios comparativos de estructuras representativos TEORÍA Este método de diseño denominado también diseño por estados límite o resistencia última, consiste en determinar en primer termino, las acciones (cargas o momentos) que se presentan en las secciones críticas de un miembro estructural o estructura bajo el efecto de las acciones de diseño o cargas factorizadas. En general, las cargas factorizadas se obtienen multiplicando las cargas de servicio o de trabajo por un factor de carga, que suele ser mayor que la unidad. De manera matemática la relación que describe el método es la siguiente El método LRFD puede ser expresado mediante

Donde: Ru: Es la carga factorizada, lo cual es la suma de todas las cargas de servicio que resistirá los , cada una de estas cargas es multiplicada por su propio factor de carga los cuales son valores mayores

que la unidad (a excepción de la combinación de carga seis donde relacionan la carga muerta con la sísmica o de viento. Rn: Es la resistencia nominal de los materiales, las cuales son estandarizadas por sus proveedores y verificada por pruebas de materiales. Φ: Es el factor de resistencia dado por las especificaciones para cada estado límite, los cuales son generalmente valores inferiores a la unidad. De manera general este método trata de que los resistan como cargas máximas cargas que no hagan alcanzar sus estados límites de falla. El objetivo principal de este método es proveer una confiabilidad uniforme a la estructura bajo varias consideraciones de carga. 



Factores de reducción de resistencia para el método de factores de carga y resistencia

Cargas combinadas usadas en diseño LRFD

En función de la zona donde vaya a construirse una estructura metálica para edificio, y según las necesidades o características que se crean necesarias, las cargas totales pueden estar definidas por las ecuaciones mostradas.

Donde: D = carga muerta de la estructura L = carga viva de piso, incluyendo el impacto Lr = carga viva de techo de la estructura A = cargas provenientes de grúas y sistemas de manejo de materiales S = carga de techo de nieve, granizo, ceniza R = carga de lluvia W = cargas de viento E = carga sísmica T = cargas de restricción sobre la estructura

APLICACIÓN Esta filosofía de diseño se la utiliza para:  Diseño de elementos de acero  Diseño de elementos de madera  Diseño de elementos hormigón

VENTAJAS 

   

 

Es una herramienta adicional para que el diseñador no difiera en su concepto de solución que emplea en diseño de concreto armado, por ejemplo. LRFD aparece más racional y por lo tanto se acerca más a la realidad de lo que ocurre en la vida útil de la estructura. El uso de varias combinaciones de cargas conduce a economía de la solución, porque se acerca con más exactitud a lo que ocurra. Facilita el ingreso de las bases de diseño conforme más información esté disponible. Es posible introducir algunos cambios en los factores γi o φ cuando se conoce con mayor exactitud la naturaleza de las cargas. Esto tiene importancia cuando existen cargas no usuales, o mejor conocimiento de la resistencia. Futuros ajustes y calibraciones serán más fáciles de hacer. 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 mayor 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.

DESVENTAJAS   

Requiere un cambio en la filosofía de diseño (de los anteriores métodos de la AASTHO). Requiere un conocimiento de los conceptos básicos de la probabilidad y la estadística. Requiere disponibilidad de suficientes datos estadísticos y algoritmos de diseño probabilística para hacer ajustes en los factores de resistencia en situaciones particulares.

NORMATIVA Algunas de las normas que incorporan este método son:   

Puentes: Norma AASHTO LRFD Bridge Design Specifications Edificios de acero estructural: American Institute of Steel Construction (AISC) 2005 Hormigón estructural: American Concrete Institute (ACI 318)

MÉTODO ASD ¿QUÉ ES? El ASD (Diseño por Tensiones isibles) es un método para calcular componentes estructurales de manera tal que, cuando la estructura está sometida a todas las combinaciones de cargas nominales aplicables, no se supere el valor de cálculo isible (tensión, fuerza o momento) permitido.

¿EN QUÉ ESTA BASADO? Este método ha sido basado en el análisis elástico de las estructuras: los deben ser diseñados para comportarse elásticamente. Fue en principio desarrollado basándose en la experiencia previa para determinar los factores de seguridad.

TEORÍA Este método de diseño denominado también diseño elástico, consiste en determinar, en primer término, los esfuerzos que se presentan en las secciones críticas de un miembro estructural bajo la acción de las cargas de servicio o de trabajo, considerando un comportamiento elástico del material. Se considera que un miembro está diseñado correctamente cuando los esfuerzos de trabajo, ocasionados por las cargas de servicio que obran en el miembro no exceden los esfuerzos permisibles. El método de esfuerzos isibles ASD puede ser representado de manera matemática como:

Donde:

Ra: Es la resistencia requerida determinado por medio del análisis de una serie de combinaciones de carga, las combinaciones de cargas son propuestos por las especificaciones AISC en el método ASD, las cuales se detallaran mas adelante. Rn: Es el esfuerzo nominal de los materiales, los cuales son estandarizados y propuestos por los proveedores y/o comprobados en base a diferentes pruebas de materiales. Ω: Es el factor de seguridad el cual hace que los materiales trabajen dentro de sus estados límites, estos factores de seguridad son estandarizados por el AISC, los cuales tiene diferentes valores dependiendo la acción interna al que este sometido el elemento. El diseño en base a este método implica la selección de una sección transversal que cumpla los fundamentos básicos del diseño (economía, seguridad y funcionalidad) y que esta sección seleccionada vaya a estar expuesta a esfuerzos cuyos valores máximos no excedan los estados limites (rango elástico). La naturaleza fundamental del factor de seguridad es compensar las incertidumbres inherentes al diseño, fabricación o armado de los componentes de un edificio y las incertidumbres en la estimación de las cargas aplicadas. A través de la experiencia se ha establecido que los actuales factores de seguridad proporcionan un diseño satisfactorio. Se debe destacar que el método ASD utiliza un solo factor de seguridad para una condición dada, independientemente del tipo de carga. 

Factores de reducción de resistencia para el método de esfuerzos isibles



Cargas combinadas usadas en diseño ASD

En función de la zona donde vaya a construirse una estructura metálica para edificio, y según las necesidades o características que se crean necesarias, las cargas totales pueden estar definidas por las ecuaciones mostradas.

Donde: D = carga muerta de la estructura L = carga viva de piso, incluyendo el impacto Lr = carga viva de techo de la estructura A = cargas provenientes de grúas y sistemas de manejo de materiales S = carga de techo de nieve, granizo, ceniza R = carga de lluvia W = cargas de viento

E = carga sísmica T = cargas de restricción sobre la estructura

APLICACIÓN Esta filosofía de diseño se la utiliza para:  Diseño de elementos de acero  Diseño de elementos de madera

VENTAJAS 

Es ampliamente utilizado y es necesario cuando se está evaluando la rehabilitación de estructuras antiguas

DESVENTAJAS    



Es difícil introducir cambios a los factores de seguridad independientemente. Debido a sus factores de seguridad el diseño no resultar económicamente viable. No permite compatibilizar diseños con distintos materiales. Considera un factor uniforme para las cargas, sin reconocer los diferentes grados de variabilidad que existen, por ejemplo entre las cargas permanentes y las cargas sísmicas. No resulta posible mediante este método obtener una confiabilidad uniforme para toda la estructura

NORMATIVA Algunas de las normas que incorporan este método son:  

Puentes: Norma “AASHTO STANDARD SPECIFICATIONS FOR HIGHWAY BRIDGES” Edificios de acero estructural: American Institute of Steel Construction (AISC) 2005

DIFERENCIAS ENTE LOS MÉTODOS LRFD Y ASD La primera diferencia históricamente ha sido que el antiguo Diseño por Esfuerzos Permisibles (Allowable Stress Design), comparaba los esfuerzos reales y permisibles, mientras que el LRFD (Load and Resistance Factor Design) compara la resistencia requerida con las fuerzas reales. La segunda diferencia entre las dos filosofías es la forma en que se manejan las relaciones entre las cargas aplicadas y las capacidades de los . En LRFD los factores de carga se aplican por separado para la previsibilidad de las cargas aplicadas, esto del lado de la carga aplicada de las desigualdades de estado límite y considerando las variabilidades del material y construcción, se usan factores de reducción de resistencia en el lado de la fuerza nominal de la desigualdad de estado límite. La metodología ASD combina los dos factores en un único factor de seguridad, con lo cual al dividir el factor de seguridad aparte sobre los factores de carga y resistencia independientes, como se hace en el método anterior, se obtiene un factor eficaz más coherente, dando lugar a estructuras más seguras, dependiendo de la capacidad de predicción de los tipos de carga que se utilizan. Debido a la gran variabilidad y por lo tanto a lo impredecible 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 nominales que corresponden a cada solicitación, no resulta posible mediante el método ASD obtener una confiabilidad uniforme para toda la estructura. Es evidente que el método LRFD representa un avance notable sobre el ASD, ya que permite tomar en cuenta en el diseño los diversos grados de incertidumbre y variabilidad en la estimación de resistencias y cargas. El método LRFD, permite el reconocimiento explícito en las ecuaciones de diseño del grado de incertidumbre y variabilidad en las cargas al prescribir factores de carga diferentes para cargas muertas, vivas, sísmicas y de viento. Inclusive prescribe valores distintos para los factores de carga, dependiendo de la combinación de carga considerada, permitiendo establecer un modelo de carga más realista. Así mismo, el método LRFD puede considerar el grado de predicción de los diversos modelos analíticos usados para calcular la resistencia, al prescribir factores de resistencia menores a los modelos que exhiben predicciones más consistentes. En el método de los esfuerzos isibles, estas cargas de servicio se usan directamente, mientras en el método de las resistencias se modifican multiplicándolas por un factor de carga para producir una carga de diseño llamada carga factorizada.

Otro avance importante del método LRFD sobre el ASD es la incorporación de modelos probabilísticos que permiten obtener una confiabilidad más consistente en diseño. Por consiguiente, LRFD provee una base más racional y refinada para el diseño que la que puede proveer el ASD.

LINKOGRAFÍA:

 (2013, 03). Reglamento ASD Vs LRFD. ClubEnsayos.com. Recuperado 03, 2013, de https://www.clubensayos.com/TemasVariados/Reglamento-ASD-Vs-LRFD/578544.html  Scribd, Biblioteca Digital; disponible en: http://es.slideshare.net/luis41977826/mtodo-lrfd-publicado-por-luisquispe-apaza  METODOLOGIAS DE DISEÑO; disponible en: http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_152_179_10 3_1427.pdf  http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11762/capitulo3.pdf  http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/67/1/CD-0038.pdf  https://core.ac.uk//files/342/11227797.pdf  http://dspace.uazuay.edu.ec/bitstream/datos/5082/1/11521.pdf  http://www.bgstructuralengineering.com/BGDesign/BGDesign05.htm