UNIVERSIDADCATLICADELNORTEFacultad de Ciencias de Ingeniera y Construccin FacultaddeCienciasdeIngenierayConstruccinDepartamentodeIngenieraCivilIC804 DiseoenAcero20102Prof.JorgeOmerovicP.C Mt d d Di Cargas y Mtodos de DiseoCARGAS E HIPTESIS DE CARGA SOBRE LAS ESTRUCTURAS: a) (estructur propio Peso) l d" D d " (D PCARGAS E HIPTESIS DE CARGA SOBRE LAS ESTRUCTURAS:==) S " " (S Nimontaje y n construcci Demuebles) (personas, Variables) Biblioteca (Bodega, Fijas) load" Live " (L uso Detabiques) , ornamentos (estucos, nes Terminacio) ( p p) load" Dead " (D s Permanente === (H) terreno del Empujes(H) terreno del PesoTerreno) Rain" " (R hielo o Lluvia) Wind" " (W Viento) Snow" " (S NieveClimticass SobrecargaDirectasCARGAS =gra puentes de lateral empuje y Frenaje) " earthquake " (E Ssmicas(F) lquidos de Empujes(F) lquidos de PesoLiquidos(H) terreno del EmpujesCARGAS (T) Plstico Flujo(T) fraguado de Retraccin(Hormign) Reolgicas(madera) n Contracci y to Hinchamien(T) Trmicas(T) to asentamien PorIndirectas(T) Plstico FlujoLa sobrecarga de uso puede corresponder a las siguientes situaciones especficas, a las que se le otorga la nomenclatura que se seala:L =Sobrecarga de ocupacin en edificios y equipos mviles.Lr=(r=roof) Sobrecarga de techoLa =(a=accidental) Sobrecarga accidental debida a explosiones, cortocircuitos y sobrellenado de tolvas, ductos o recipientes, que se derivan de la ocurrencia del sismo.L ( t) S b l d Lc =(c=current) Sobrecarga normal de uso.Lo =(o=operation) Sobrecarga especialdebida a efectos dinmicos otrmicos que existen durante la operacin ( impactos, frenajes, golpes de ariete) y que si no se interrumpen durante el sismo, seg p ) y q p ,incluye en las combinaciones que lo consideran.Las cargas ssmicas pueden corresponder a las siguientes situacionesespecficas, a las que se le otorga la nomenclatura que se seala:E=Carga ssmica definida de acuerdo a NCh433.Eh=Esfuerzo ssmico horizontal, definido por NCh 2369.Ev=Esfuerzo sismico vertical, definido por NCh 2369.4.4.3 Cargas de Impacto Las sobrecargas L, Lc, La, Loque puedan inducir cargas de impacto, debern incrementarse en las bi i 4 4 2 4 4 6 combinaciones 4.4-2 a 4.4-6. A menos que se especifique otra cosa, los incrementos sern: Apoyos de ascensores y sus equipos ..........................................100%. del peso totalApoyos de maquinaria liviana, no menos de ..................................20% del peso total Apoyos de maquinaria de movimiento recproco o motores Apoyos de maquinaria de movimiento recproco o motores, no menos de .................................................................................. 50% de la parte mvil Harneros vibratorios.......................................................................100% de la parte mvil Colgadores que soportan pisos y balcones ......................................33% del peso total Vigas y sus conexiones que soportan gras con cabina .................. 25% del peso total Vigas y sus conexiones que soportan gras con botonera................10% del peso total4.4.4 Fuerzas horizontales de puentes grasLa fuerza lateral nominal en vas de gras debida a movimiento y frenaje del carro ser como mnimo el siguiente porcentaje de la suma de los pesos de las cargas levantadas y del carro excluyendo el peso del siguiente porcentaje de la suma de los pesos de las cargas levantadas y del carro, excluyendo el peso del puente: Gras de uso general, incluyendo las que mueven metal caliente ....................................20% Gras de mantencin en salas de mquinas y motores.....................................................15% Gras operadas con botoneras .........................................................................................10% Gras manuales...................................................................................................................5% Gras excavadoras y magnticas.......................................................................................50% La fuerza se considerar como aplicada en la parte superior de los rieles, actuando en cualquier direccin normal a la de las vas, distribuida entre ambos rieles segn la rigidez de la estructura soportante. La fuerza longitudinal deber ser como mnimo el 10% de las cargas mximas en las ruedas de la gra y aplicada en la parte superior de los rieles, salvo que se especifique otra cosa. p p p , q p qPuente gra de 25 Ton y luz S=18 m: Puente gra de 63 Ton y luz S=18 m: Hiptesis de Cargas para el Diseo:Sobre una estructura puede existir una diversidad de cargas; de stas algunas actan de manera permanente(peso propio terminaciones) otras lo hacende manera habitualo manerapermanente(peso propio, terminaciones), otras lo hacen de manerahabitualo normal (sobrecargas de uso) y finalmente, otras lo hacen de manera eventual ( sismo) o porun periodo corto y nico de tiempo(montaje), a las que puede drsele el carcter de eventual.Cada una de estas cargas no acta aisladamente sobre la estructura, sino que lo hace en combinacin con otras (desde luego, siempre estar actuando a lo menos el peso propio entoda combinacin).Durante la vida til de la estructura ( 25 a 30 aos ) es posible que se produzcan, en distintas oportunidades distintas combinaciones de estas cargas oportunidades, distintas combinaciones de estas cargas.A las distintas combinaciones de carga que pueden solicitar a la estructura en un instantedeterminado se les denomina Estados de Carga.El bl d l Di d t t i d t i l l bi i El problema del Diseo de una estructura empieza por determinar cul ser la combinacinque controlar el dimensionamiento o verificacin de los elementos estructuralesENFOQUES DE DISEOEl diseo de un elemento estructural implica la seleccin de una seccin transversal que i t id d i t l li d li d l resista con seguridad y econmicamente las cargas aplicadas, cumpliendo con las condiciones de servicio que se requieren, La economa significa usualmente peso mnimo, es decir una cantidad mnima de acero. Esta cantidad corresponde a la seccin transversal con el menor peso por unidad de longitud, que es aquella con la menor rea transversal. A t id i l f ilid d d t i d fi l t f t Aunque otras consideraciones, como la facilidad de construccin, puede finalmente afectar la seleccin del tamao de un elemento estructural, el proceso de diseo comienza con la seleccin del perfil ms liviano que cumpla la funcin deseada. Una vez establecido el objetivo que debe cumplir el diseo, el ingeniero debe decidir cmo Una vez establecido el objetivo que debe cumplir el diseo, el ingeniero debe decidir cmo hacerlo con seguridad, que es donde entran en juego los diferentes enfoques del diseo. En la actualidad, para Disear en Acero existen tres Metodologas, en que cada una se generanEstados de Cargas consecuentes con su respectivo planteamiento de diseo, t M t d l (d l ti l d ) estas Metodologas, son (de la ms antigua a la ms moderna): 1. Mtodo de Diseo por Tensiones Admisibles/ Resistencias Admisibles (ASD= Allowable Stress Design / Allowable Strength Design-2005 ) 2. Mtodo de Diseo Plstico3. Mtodo de Diseo por Factores de Carga y Resistencia(LRFD=Load and Resistant Factors Design) (LRFDLoad and Resistant Factors Design) 1. Mtodo de Diseo por Tensiones Admisibles /Resistencia Admisible-2005(ASD= Allowable Stress Design/ Allowable Strenght Design-2005 )En este Mtodo los elementos estructurales se disean suponiendo una variacin lineal en larelacin tensin-deformacin de los materiales constituyentes (es decir, los materiales seconsideran linealmente elsticos, por lo que a este Mtodo se le llama tambin MtodoElstico), para ello se impone que bajo las cargas de servicio las tensiones en los materialesd l i i i id (" i d i ibl ") no excedern las tensiones mximas permitidas ("tensiones admisibles").En el caso del acero, estas son menores que la tensin de fluencia ( a excepcin de algunasituacin, como la de aplastamiento de conectores, en que para facilitar los clculos delmodelo estructural se toma convencionalmente una tensin mayor de manera apropiada para modelo estructural se toma convencionalmente una tensin mayor de manera apropiada parael ajuste ).De esta manera se garantiza que los materiales trabajarn en un rango en quesu comportamiento ser linealmente elstico o muy aproximado a l. As ocurre que, cuando existe carga la estructura se deforma, y esta deformacin es mayor en la medida que la carga es mayor; si se elimina la carga, la deformacin desaparece.Estados de Carga en el Mtodo de Tensiones Admisibles:Se deben considerar los estados de carga que signifiquen combinar de la manera msg q g qdesfavorable las solicitaciones de servicio que puedan actuar sobre la estructura. En estas combinaciones, sin embargo, se debe tomar en cuenta si acaso contienen solicitaciones de servicio en que todas son de normal ocurrencia, si alguna es de tipo eventual, y i l bi i i t d t lid d si en la combinacin existe ms de una eventualidad. En relacin a lo anterior, se admite aumentar las Tensiones Admisibles de los materiales cuando en un estado de carga (combinacin) existe una eventualidad o ms de una eventualidad. Para el caso de na sola e ent alidad contenida en la combinacin se acost mbra a mentar las Para el caso de una sola eventualidad contenida en la combinacin se acostumbra aumentar las Tensiones Admisibles en un 33%. En caso de ms de una eventualidad, las Tensiones Admisibles se aumentan en un 50%. Como alternativa a lo anterior se admite tambin (y resulta ms conveniente en los anlisis de(ylos resultados), el normalizar los estados de carga que contengan eventualidades, esto se logra multiplicando el total de la combinacin que contenga una o ms eventualidades por el recproco de los factores de aumento de las Tensiones Admisibles (es decir, la combinacin se multiplica por un coeficiente 0.75 si contiene una eventualidad, o por 0.67 si contiene ms de unap , peventualidad). Con sta forma de proceder los estados de carga resultan directamente comparables pues se utiliza en todos la misma Tensin Admisible. Criterios de Diseo en Mtodo de Tensiones Admisibles:Llamando:Tensinde trabajo originada por la carga (QN) i de normal ocurrenciadel estado de carga.Tensinde trabajo originada por la carga (QE) i de eventual ocurrencia del estado =QNif=QEifj g p g ( )de carga.Criterio1 :Aumento de tensiones admisibles en caso de que en el estado de carga existan eventualidades. = = ) ades eventualid hay no ( 0 f si 1 . M . FQi== +montaje considera si o ades eventualid ms o dos hay si 1 50 F Mad eventualid una slo hay si 1.33 F.M. f .) M . F ( ) f (fadm QEiQNi= montaje considera si o ades eventualid ms o dos hay si 1.50 F.M.Criterio2.Normalizacin de los Estados de carga a travs de un Factor de Reduccin F.R.= 1/F.M. yg yluego trabajar con el Criterio 1. (Tiene la ventaja que los estados de carga resultan comparables de manera directa, pues con todos se ocupa la misma tensin admisible)= == =+ = +ad eventualid una slo hay si 0.7533 . 11F.R.) ades eventualid hay no ( 0 f si 1 . R . Ff ) ' f ' f ( ) f (f .) R . F (Qiadm QEi QNi QEiQNi= = montaje considera si o ades eventualid ms o dos hay si0.671.51F.R.EEn que:Tensinde trabajo originada por la carga (QN) i normal, del Estado de carga normalizadoT i d t b j i i d l (QE) i t l d l E t d d=QNi' f' f Tensinde trabajo originada por la carga (QE) i eventual,delEstado de carga normalizado=QEi' f2.Mtodo de Diseo Plstico:Adiferencia del Mtodo de Tensiones Admisibles, este Mtodo se basa en condiciones de falla A diferencia del Mtodo de Tensiones Admisibles, este Mtodo se basa en condiciones de falla en vez de condiciones de servicio.Un elemento se selecciona usando el criterio de que la estructura de acero fallar bajo una carga considerablemente mayor que la carga de servicio. La falla en este contexto significa el colapso, o bien deformaciones extremadamente grandes.Se usa el trmino plstico porque en la falla, las partes del elemento de acero sufriran deformaciones muy grandes que introduciran al elemento en el rango plstico. Es decir, se considera que en las zonas de mayor tensin en la estructura la seccin de acero se puede llegar a plastificar totalmente, por ello es que en el anlisis se emplea un diagrama bilineal del llegar a plastificar totalmente, por ello es que en el anlisis se emplea un diagrama bilineal del material:Cuando una seccin transversal entera se plastifica, se produce la llamada rtula plstica en dicha seccin. En ella, la solicitacin que produjo la plastificacin no puede aumentar de valor, por lo que eventuales aumentos de carga son redistribuidos a otras secciones crticas. valor,por lo queeventuales aumentos de carga son redistribuidos a otras secciones crticas. En la figura se muestra la evolucin que sufrira una seccin terica de acero sometida a un momento de flexin creciente (Mientras la seccin es totalmente elstica, la condicin que las fuerzas en la seccin tenga resultante nula impone que el eje neutro pase por el centro de gravedad de la seccin, en cambio, cuando la seccinse ha plastificado totalmente, la misma gravedad de la seccin, en cambio, cuando la seccin se ha plastificado totalmente, la misma condicin impone que el eje neutro divida a la seccin en dos reas iguales)La rtula plstica permite el giro de la seccin de manera similar a una rtula convencional, con lo que si se han producido suficientes rtulas plsticas la estructura se convierte en un mecanismo, llamado mecanismo de colapso. mecanismo, llamadomecanismo de colapso . C l d i i i f i l d f ll d f d Como las cargas de servicio sern inferiores a las cargas de falla a travs de un factor de seguridad conocido como factor de carga, los elementos diseados de esta manera no son inseguros, a pesar de ser diseados con base en lo que sucede en la falla. Los miembros diseados por teora plstica alcanzan el punto de falla bajo las cargas factorizadas, pero son b j l d t b j l seguros bajo las cargas de trabajo reales.La Norma NCh 427 an vigente considera que el colapso de la estructura se alcanza conel estado de cargas de servicio amplificado por un factor 1,7 si las cargas de servicio seoriginan por peso propio y sobrecarga, o por un factor 1.3 si las cargas se originan por una originan por peso propio y sobrecarga, o por un factor 1.3 si las cargas se originan por unacombinacinde peso propio ms sobrecarga, ms una carga eventual de viento o sismo.Debido a la falta de investigacin a la fecha de su promulgacin, en aspectos relacionados con los mecanismos de colapso de estructuras complejas, y con la influencia de otros tipos con los mecanismos de colapso de estructuras complejas, y con la influencia de otros tipos de fallas como volcamiento y fatigamiento, la NCh 427limit la aplicacin del Mtodo de Diseo Plstico slo a algunos casos bien experimentados, como son:Vigas contnuas.Edifi i d d d id d Edificios de marco de nudos rgidos dehasta 2 pisos.Edificios de ms pisos con torres de arriostramiento lateral en base a diagonales que deben resistir las solicitaciones laterales (por ejemplo de viento, sismo etc.) (p j p , )3. Mtodo de Diseo por Factores de Carga y Resistencia (MFCR)( LRFD= Load and Resistance Factor Design, en ingls)Este Mtodo es conocido tambin corno Mtodo de los Estados Lmites, es similar al Diseo Plstico en tanto que se considera la resistencia ltima, pero adems toma en cuenta la condicin de falla por motivos de serviciabilidad. L t d l it d i t i t l i d l id d l id d Los estados lmite de resistencia estn relacionados con la seguridad y con la capacidad mxima de carga de la estructura, y son los siguientes: Rotura, Fluencia, Pandeo Local, Pandeo de columnas, Volcamiento de vigas, Fatiqamiento y Rotura Frgil. q y gLos estados lmite de servicio estn relacionados con el desempeo de la estructura bajo condiciones normales de servicio, y son los siguientes: Deformaciones Verticales, Deformaciones Horizontales, Vibraciones, Corrosin y, , , yFuego.En la Norma de Diseo el trmino resistencia se usa tanto para los estados lmite de resistencia como para los de servicio.Para llevar la estructura al lmite de resistencia, se deben combinar las cargas ltimas que podran llevarla a esa situacin. Las cargas ltimas corresponden a las cargas de servicio multiplicadas por factores mayores que la unidad (llamados Factores de Carga), especificados convencionalmente por las Normas, despus de numerosos estudios estadsticos de estructuras ya construidas. Por otro lado se establece cul es la resistencia lmite de la estructura tomando en cuenta las Por otro lado, se establece cul es la resistencia lmite de la estructura tomando en cuenta las caractersticas del material involucrado, las exactitud de los modelos para representar su resistencia, y el tipo de solicitacin. Esta resistencia lmite corresponde a la resistencia de tipo nominal que arrojara el modelo ocupado, multiplicado por un factor menor que la unidad (llamado Factor de Resistencia) que toma en cuenta el resto de los aspectos (llamadoFactor de Resistencia ), que toma en cuenta el resto de los aspectos mencionados recin, y que tambin es especificado convencionalmente por las Normas. Criterio de Diseo en el Mtodo de Factores de Carga y de Resistencia:Se debe cumplir:Carga factorizada < resistencia reducidaLa carga puede interpretarse como carga propiamente tal, o como la solicitacin La cargapuede interpretarse como carga propiamente tal, o como la solicitacin (Traccin, Compresin, Momento de flexin, etc. ) generada por ella.Ms detalladamente: (Cargas x Factores de Carga) < Factor de Resistencia x Resistencia Nominal 4.4 CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGASSe usarn como cargas nominales de diseo las mnimas especificadas en las NChindicadas(Ca gas acto es de Ca ga) acto de es ste c a es ste c a o aSe usarn como cargas nominales de diseo las mnimas especificadas en las NCh indicadas en la seccin 2. Si no hay una norma especfica, se usarn las cargas y combinaciones de cargas del estndar de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, ASCE 7.4.4.1 Cargas nominales:Se debern considerar las siguientes cargas nominales: D Peso propio y otras cargas permanentes. L Sobrecargas de ocupacin en edificios y equipos mviles. Lr Sobrecarga de techo. La Sobrecarga accidental debida a explosiones, cortocircuitos y sobrellenado de tolvas, ductos o recipientes, que se derivan de la ocurrencia deL sismo. Lc Sobrecarga normal de operacin o uso. Lo Sobrecarga especial debida a efectos dinmicos o trmicos que existen durante la operacin (impactos, frenajes. golpe de ariete) y que si no se interrumpen durante el sismo, se incluye en las combinaciones que lo consideran. WCarga de viento. S Carga de nieve. E Carga ssmica, definida de acuerdo a NCh 433. Eh E f i h i l d fi id NCh 2369 Eh Esfuerzo ssmico horizontal, definido segn NCh 2369. Ev Esfuerzo ssmico vertical, definido segn NCh 2369. R Carga inicial debida al agua de lluvia o hielo. Para edificios con techos horizontales (i < 5%) ubicados en zonas lluviosas, se deber id d l li d i t d fl i d l t h considerar adems el peligro de apozamiento por deflexin del techo4.4.2 Combinaciones de cargasLa resistencia de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la combinacin ms crtica de cargas mayoradas El caso critico puede ocurrir cuando una o ms cargas no estn crtica de cargas mayoradas. El caso critico puede ocurrir cuando una o ms cargas no estn actuando. Se analizarn a lo menos las siguientes combinaciones: 1.4D (4.4-1) 1 2D + 1 6L+ 0 5 (Lr S R) (4 4-2) 1.2D + 1.6L+ 0.5 (Lr S R) (4.4-2) 1.2D +1.6 (Lr S R)+ (0.5 L 0.8 W) (4.4-3) 1,2D + 1,3W + 0.5 L+ 0.5 (Lr S R)(4.4-4) En edificios: 1.4D + 1.4L 1.4E (4.4-5) En industrias: 1,2D + a Lc + Lo + La 1,1 Eh 1,1 Ev En edificios: 0.9D 1.4 E 1.3 W (4.4-6) En industrias: 0 9D + La 1 1 Eh 0 3 Ev En industrias: 0,9D + La 1.1 Eh 0.3 Ev 0.9D 1.3Wen que: a Factor que toma en cuenta la probabilidad de ocurrencia simultnea de Lc y E.....Vale l t 1 0 ti l i i t i normalmente 1.0, pero tiene los siguientes mnimos: ....Bodegas y zonas de acopio con baja rotacin..... 0.50 ....Zonas de uso normal, plataformas de operacin.. 0.25 ....Diagonales que soportan cargas verticales........ ..1.00 ....Pasarelas de mantencin, techos..........................0 En las combinaciones 4.4-2, 4.4-3 y 4.4-4 el smbolo L representa tambin a (Lc+Lo). En las combinaciones 4.4 2, 4.4 3 y 4.4 4 el smbolo L representa tambin a (Lc Lo).En las combinaciones 4.4-3 y 4.4-4 el factor de L ser 1.0 para garajes. lugares pblicos de reunin y cualquier rea donde la sobrecarga sea mayor de 5000 N/rn2. 4.5.1 Resistencia requerida para cargas factorizadas La resistencia requerida en los elementos estructurales y sus uniones deber determinarse por medio del anlisis estructural para la o las combinaciones de cargas mayoradas que por medio del anlisis estructural para la o las combinaciones de cargas mayoradas que controlen el diseo. Se permite el diseo mediante anlisis elstico o plstico. En el anlisis plstico las relaciones ancho/espesor y las esbelteces de los elementos comprimidos deben limitarse a valores que impidan el pandeo loca! y permitan la rotacin adecuada de las rtulas plsticas, valores que impidan el pandeo loca! y permitan la rotacin adecuada de las rtulas plsticas, como se especifica ms adelante. Las vigas de secciones compactas definidas en la seccin 5.5.1 y que satisfacen los requerimientos de apoyo lateral para anlisis plstico especificado en 9.1.2.4, continuas o empotradas en columnas, podrn disearse para el 90%de los momentos elsticos empotradas en columnas, podrn disearse para el 90% de los momentos elsticos negativos de apoyo producidos por las cargas gravitacionales. A su vez, al momento mximo positivo del tramo deber agregrsele un 10% del promedio de los momentos negativos. Esta reduccin no es aplicable a vigas hbridas o elementos en voladizo. Si el momento negativo es resistido por una columna rgidamente conectada a la viga, puede usarse la negativo es resistido por una columna rgidamente conectada a la viga, puede usarse la reduccin del 10% en el diseo a flexin compuesta de la columna, siempre que la fuerza axial de compresin no exceda Fc veces 0.15 AgFy, donde: Ag : Area bruta de la seccin. mm2. Fy : Tensin de fluencia especificada. MPa. y pFc : Factor de resistencia para compresin. 4.5.3 Diseo por resistenciaLa resistencia de diseo de cada componente o conjunto estructural debe ser superior o igual a la resistencia requerida, basada en las cargas factorizadas. La resistencia de diseo FRn seq , gcalcula para cada estado lmite aplicable, multiplicando la resistencia nominal R por el factor de resistencia F. La resistencia requerida debe determinarse para cada una de las combinaciones de cargas aplicables estipuladas en4.4. aplicables estipuladas en 4.4. La resistencia nominal Rn y el factor de resistencia F se indican en los captulos 7 a 14 de esta norma. 4.5.4 Diseo para condiciones de servicio y otras consideraciones 4.5.4 Diseo para condiciones de servicio y otras consideraciones Tanto la estructura en su conjunto como sus elementos componentes, uniones y conectores deben ser verificados para las condiciones de servicio. El captulo 15 estipula los requisitos de diseo para dichas condiciones. 4.5.5 Diseo alternativo de miembros formados en fro Para el diseo de miembros plegados en fro se podrn utilizar, alternativamente a las disposiciones de esta Especificacin, las provisiones de la Especificacin para el diseo de miembros estructurales plegados en fro - Mtodo de Factores de Carga y Resistenciap g g ydel American Iron and Steel institute, AISI, edicin de 1996.Establezca al menos 3 diferencias entre los Mtodos de Diseo por Tensiones Admisibles y el Mtodo de Diseo por Factores de Carga y Resistencia.R:Mtodo por Tensiones Admisibles Mtodo por Factores de Carga y Resistencia Mtodo por Tensiones Admisibles Mtodo por Factores de Carga y Resistencia1. Los materiales trabajan en rango elstico 1. Los materiales trabajan en situacin ltima 2. Considera situaciones de servicio2.Considera situaciones lmite de resistencia 3. Considera igual exactitud de las cargas3. Distingue diferencias de exactitud de cargas 4. Emplea factores de normalizacin 4. Emplea factores de carga y resistencia. p p g y METODOSDEDISEOSEGUNAISC2005YAISI2007(MANUALICHA2008YMANUALICHA2009)SeconsiderandosMtodosalternativosopcionales:ASD=AllowableStrengthDesign(DiseoporResistenciaAdmisible)LRFD= Load and Resistance Factors Design (Diseo por Factores de Carga y Resistencia) LRFD=LoadandResistanceFactorsDesign(DiseoporFactoresdeCargayResistencia)SIMILITUDENTRELOSMETODOS:1.SeconsideralamismaresistencianominalRnparacualquiertipodesolicitacinenestudio2.Losestadoslmitesdeserviciosoniguales(deformacin,fatigamiento)3.EnambosseempleaelCodigoASCE7paraladeterminacindelosestadosdecargaDIFERENCIASENTRELOSMETODOS:1.Paraobtenerlaresistenciaadmisible(ASD)laresistencianominalRnsedivideporunfactordeseguridad,encambioparaobtenerlaresistenciadediseo(LRFD),laresistencianominalRnsemultiplicaporunfactordereduccinderesistencia.ASD: Resistencia admisible= Rn/ ASD:Resistenciaadmisible Rn/LRFD:ResistenciadeDiseo=Rn2.ParaobtenerlasolicitacinasoportarenASDseempleanlosestadosdecargadeservicio,en cambio en LRFD se emplean estados de carga factorizados para evaluar la resistencia y encambioenLRFDseempleanestadosdecargafactorizadosparaevaluarlaresistenciayestadosdecargadeservicioparaevaluarlosestadoslmitesdeservicio.NORMA ASCEASCE / SEI 7-05( www.pubs.asce.org) 2 1 G S 2.1 GENERALIDADES Losedificiosyotrasestructurasdebernserdiseadosutilizandolasdisposicionescontenidas en las Secciones 2.3 o 2.4.Las secciones 2.3 o 2.4 debern ser usadas exclusivamente para dimensionar elementosde un determinado material de construccin en toda la estructura.2.2SIMBOLOGIA Y NOTACION D =Carga permanente Di = Carga de hielo E =Carga sismicagF =Peso y presin lateral de lquidos con densidades bien definidas y alturas mximas controlables. Fa =Carga de inundacinH = Peso y Empuje lateral del suelo y del agua en el terreno, o presin de materiales a granelgL = Sobrecarga de uso Lr =Sobrecarga de techoR = Presin de la lluvia al caer o ejercida por el agua de lluvia al acumularseS = Carga de nieve T = Efectos estructurales de: - asentamientos diferenciales. - fluencia lenta. - retraccin de fraguado. - cambios de humedad - variaciones de temperatura.p

W = Carga de viento Wi =Carga de rfagas de viento y nieve de acuerdo con Captulo 10 2.3ESTADOS DE CARGA FACTORIZADOS PARA DISEO POR RESISTENCIA 2.4.1.EstadosdeCargaBsicos.Lascargasquesedescribenenestanormativadebeconsiderarse que actan combinadas en los siguientes Estados de Carga de manera tal considerarse que actan combinadas en los siguientes Estados de Carga, de manera talqueproduzcanlosefectosmsdesfavorableseneledificio,fundacin,oelementoestructuralqueestsiendoanalizado.Debeninvestigarselosefectosquepudieran producirse por la no actuacin de una o ms cargas en estas combinaciones. (1)1.4 ( D+F ) (2)1.2 ( D+F+T ) + 1.6 ( L+H ) + 0.5 ( Lr S R )(3)1.2 D + 1.6 ( Lr S R ) + ( L 0.8 W ) (4)1.2 D + 1.6 W + L + 0.5 ( Lr S R )(5) 1.2 D + 1.0 E + L + 0.2 S (6)0.9 D + 1.6 W + 1.6 H (7) 0 9 D + 1 0 E + 1 6 H (7)0.9 D + 1.0 E + 1.6 H EXCEPCIONES 1. El factor de carga de L en las combinaciones (3), (4), y (5) se permite que sea 0.5 en todos los casos en losqueLodelaTabla4-1esmenoroiguala100libra/pie2(488,68Kg/m2500Kg/m2),aexcepcinde estacionamientos o reas ocupadas como lugares de uso pblico. (3)1.2 D + 1.6 ( Lr S R ) + ( 0.5 L 0.8 W ) ( ) (r) ( )(4)1.2 D + 1.6 W + 0.5 L + 0.5 ( Lr S R )(5) 1.2 D + 1.0 E + 0.5 L + 0.2 S 2. El factor de carga de H debe considerarse igual a cero en las combinaciones (6) y (7) si la accin estructuraldebidoaHcontrarrestaladebidaaWoE.Dondelapresinlateraldelterrenoproporcionaresistenciaalasaccionesestructuralesdeotrasfuerzas,nodeberanserincludasenH,perodebernserincludasenla i t i d di resistencia de diseo. (6)0.9 D + 1.6 W(7)0.9 D + 1.0 E 3. En las combinaciones (2), (4), y (5), la componente de carga S debe ser considerada ya sea como la carga de nieve sobre un techo plano (pf)o la carga de nieve sobre un techo con pendiente (ps) (2) 1 2 ( D+F+T ) + 1 6 ( L+H ) + 0 5 ( L S R ) (2)1.2 ( D+F+T ) + 1.6 ( L+H ) + 0.5 ( Lr S R )(4)1.2 D + 1.6 W + L + 0.5 ( Lr S R )(5) 1.2 D + 1.0 E + L + 0.2 S 2.3.3 Estados de carga que incluyen Cargas de Inundacin. Cuando una estructura est ubicadaenunazonadeinundacin(Seccin5.3.1),sedebenconsiderarlossiguientesestados de carga: 1.EnZonaVoenlacostadelaZonaA,enlosEstadosdeCarga(4)y(6)sedeberreemplazar 1.6 W por 1.6 W + 2.0 Fa.(4)1.2 D + 1.6 W + 2.0 Fa + L + 0.5 ( Lr S R )(6)0.9 D + 1.6 W + 2.0 Fa + 1.6 H 2. En el sector no perteneciente a la Costa de la Zona A, en los Estados de Carga (4) y (6) p , g ( ) y ( )se deber reemplazar 1.6 W por 0.8 W + 1.0 Fa. (4)1.2 D + 0.8 W + 1.0 Fa + L + 0.5 ( Lr S R )(6)0.9 D + 0.8 W + 1.0 Fa + 1.6 H 2.3.4 Estados de Carga que incluyen cargas de congelamiento atmosfrico. Cuando una 2.3.4 Estados de Carga que incluyen cargas de congelamiento atmosfrico. Cuando unaestructuraestsometidaacargasatmosfricasdehieloodeventiscasdenieve,sedebern considerar los siguientes Estados de Carga: 1.0.5 ( Lr or S or R ) del E. de Carga (2) debe ser reemplazado por0.2 Di + 0.5 S (2)1.2 ( D+F+T ) + 1.6 ( L+H ) + 0.2 Di + 0.5 S 2 1 6 W+ 0 5 ( L or S or R ) del E de Carga (4) debe ser reemplazado por Di+ Wi+ 0 5 S 2.1.6 W + 0.5 ( Lr or S or R ) del E. de Carga(4) debe ser reemplazado por Di+ Wi+ 0.5 S.(4)1.2 D + L + Di + Wi+ 0.5 S3.1.6 W del E. de Carga (6) debe ser reemplazado por Di + Wi . (6)0.9 D + Di + Wi + 1.6 H 2.4ESTADOS DE CARGADE SERVICIO PARADISEO POR TENSIONES ADMISIBLES (1)D + F (2)D + H + F + L + T (3) D + H + F + ( L S R ) (3)D + H + F + ( Lr S R )(4)D + H + F + 0.75 ( L + T ) + 0.75 ( Lr S R ) (5)D + H + F + ( W 0.7 E ) (6)D + H + F + 0.75 ( W 0.7 E ) + 0.75 L + 0.75 ( Lr S R ) (7)0.6D + W + H (8) 0 6D 0 7 E H (8)0.6D + 0.7 E + H EXCEPCIN En las combinaciones (4) y (6), la componente de carga S debe ser considerada ya sea como la carga de nieve sobre un techo plano (pf)o la carga de nieve sobre un techo con pendiente (ps) (4) D + H + F + 0 75 ( L + T ) + 0 75 ( L S R ) (4)D + H + F + 0.75 ( L + T ) + 0.75 ( Lr S R )(6)D + H + F + 0.75 ( W 0.7 E ) + 0.75 L + 0.75 ( Lr S R ) Dondecorresponda, deben investigarselos efectos msdesfavorables tanto de lacargadevientocomo delsismo, pero ellos no requieren ser considerados que actan simultneamente. Referirse a la Seccin 12.4 parala definicin especfica de los efectos de la carga de sismo E. (2) (2) La mismacarga de sismoEdela Seccin 12.4 es usada tanto para laSeccin 2.3.2.como para la Seccin 2.4.1. Referirse al Captulo 11 Comentario para Regulaciones Ssmicas. No debera usarse un incremento de las Tensiones admisiblescon las cargas o Estados de Carga indicados enestanormativa,amenosquesedemuestrequetalincrementoestjustificadoporelcomportamientoestructural provocado por la velocidad o duracin de aplicacin de la carga. 2 4 2 Estados de carga que incluyen Cargas de Inundacin Cuando una estructura est 2.4.2Estados de carga que incluyenCargas de Inundacin. Cuando una estructura estubicadaenunazonadeinundacin,sedebenconsiderarlossiguientesestadosdecarga: 1. En Zona V o en la costa de la Zona A (Seccin 5.3.1), se debe agregar 1.5 Fa al resto delascargasdelosEstadosdeCarga(5),(6)y(7),yEdeberigualarseaceroenlosEstados de carga (5) y (6) Estados de carga (5) y (6).(5)D + H + F + ( W) + 1.5 Fa (6)D + H + F + 0.75 ( W ) + 0.75 L + 0.75 ( Lr S R ) + 1.5 Fa (7)0.6D + W + H + 1.5 Fa 2. En el sector no perteneciente a la Costa de la ZonaA, se debe agregar 0.75 Fa en los E t d d C (5) (6) (7) E d b i l l E t d d (5) Estados de Carga (5), (6)y (7), y E deber igualarse a cero en los Estados de carga (5) y(6). (5)D + H + F + ( W ) + 0.75 Fa (6)D + H + F + 0.75 ( W ) + 0.75 L + 0.75 ( Lr S R ) + 0.75 Fa (7)0.6D + W + H + 0.75 Fa 2.4.3 Estados de Carga que incluyen cargas de congelamiento atmosfrico.Cuandounaestructuraestsometidaacargasatmosfricasdehieloodeventiscasdenieve, se debern considerar los siguientes Estados de Carga: 1.0.7 Di se debe agregar al estado de Carga (2)ig g g ( )(2)D + H + F + L + T + 0.7 Di 2.( Lr or S or R ) del E. de Carga(3) debe ser reemplazado por 0.7Di + 0.7Wi+ S. (3)D + H + F + 0.7Di + 0.7Wi+ S 3.W del E. de Carga (7) debe ser reemplazado por 0.7 Di + 0.7 Wi. (7) 0.6D + 0.7 Di+ 0.7 Wi+ H (7)0.6D 0.7 Di 0.7 Wi H 2.5 ESTADOS DE CARGA PARA SITUACIONES EXTREMAS Cuando as lo exija el Cdigo aplicable, la Norma, o la autoridad que tenga jurisdiccin,deberverificarselaresistenciayestabilidadparagarantizarquelasestructurassoncapacesderesistirlosefectosdeeventualidades(esdecir,debajaprobabilidad),talescomo incendios, explosiones, vehculos e impacto. p pCOSTANERA ANALIZADA: 2.4ESTADOS DE CARGA DE SERVICIO PARA DISEO POR RESISTENCIA ADMISIBLE (1) D (1)D (2)D (No hay sobrecarga L, slola de techo, por lo tanto resulta igual a (1)) (3)D + Lr1(sobrecarga de techo)(3)D + Lr2(peso de instalador de planchas) (3)D + S1 (3) D + S2 (3)D + S2 (4)D + 0.75 ( Lr)1(sobrecarga de techo) (4)D + 0.75 ( Lr)2 (peso de instalador de planchas) (4)D + 0.75 ( S )1 (4)D + 0.75 ( S )2 (5)D + ( W )1 (5)D + ( W )2 (6)D + 0.75 ( W )1 + 0.75 ( Lr )1 (slo (1)-cuando sopla el viento no se instalan planchas) (6)D + 0.75 ( W )2 + 0.75 ( Lr )1 (6) D + 0.75 ( W )1 + 0.75 (S )1 (6)D 0.75 ( W )1 0.75 (S )1(6)D + 0.75 ( W )1 + 0.75 (S )2 (6)D + 0.75 ( W )2 + 0.75 (S )1 (6)D + 0.75 ( W )2 + 0.75 (S )2 (7)0.6D + W1 (7) 0 6D + W2 (7)0.6D + W2