CONTENIDO Mtodos de Diseo 1. Introduccin 2. Principios del diseo estructural 3. Filosofas de diseo 4. Cargas y combinaciones de carga 5. Mtodos de anlisis 1. Introduccin El Diseo Estructural es un proceso creativo basado en el conocimiento de los principios de esttica, dinmica, mecnica de slidos y anlisis estructural. Producto es una estructura segura y econmica que cumple su propsito (requisitos de diseo). DISEO ESTRUCTURAL 1. Introduccin Resistencia. Deformacin mxima. Estabilidad. Vibraciones. Costo mnimo. Peso mnimo. Mano de obra requerida mnima. Tiempo de construccin mnimo. Mxima facilidad de mantenimiento. Mxima eficiencia de operacin. REQUISITOS DE DISEO 1. Introduccin 1. Definicin conceptual. 2. Definicin de solicitaciones a considerar. 3. Estructuracin. 4. Seleccin de elementos. 5. Anlisis. 6. Evaluacin. 7. Emisin de planos y especificaciones. ETAPAS DE UN DISEO 1. Introduccin Cargas muertas. Cargas vivas estticas. Cargas vivas mviles. Impacto. Nieve. Viento. Sismos. Lluvia. Empuje de suelos. Inundacin. Otros. SOLICITACIONES Modelos de cargaModelo estructuralModelos de resistencia Anlisis estructural Comparar respuesta vs. resistencia No cumpleCumple Fin Revisar diseo Proceso de diseo estructural PROCESO DE DISEO 2. Principios del diseo estructural Variabilidad de las solicitaciones Cambio de uso Estimacin poco conservativa de las solicitaciones Mala estimacin de los efectos de las solicitaciones debido a simpificaciones excesivas durante anlisis Diferencias en el proceso constructivo INCERTEZAS SOLICITACIONES Q Solicitaciones Qc Probabilidad de exceder Qc 2. Principios del diseo estructural Variabilidad de la resistencia Imperfecciones geomtricas Tensiones residuales. Variabilidad de la resistencia del material Defectos en el proceso constructivo Deterioro de resistencia con el tiempo Aproximacin en frmula para determinar la resistencia INCERTEZAS RESISTENCIA R Resistencia Rc Probabilidad de tener resistencia menor que Rc 2. Principios del diseo estructural Diseo estructural debe proveer confiabilidad adecuada para el caso de solicitaciones mayores que las consideradas o baja resistencia OBJETIVO DEL DISEO QR Qm Rm Falla 2. Principios del diseo estructural QR Qm Rm Qc |Rc CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL Probabilidad de falla: Falla ( )|.|

\|s|.|

\|=|.|

\|s = s 0 ln 1 0QRPQRP Q R P2. Principios del diseo estructural ln(R/Q) [ln(R/Q)]m |oln(R/Q) 0 INDICE DE CONFIABILIDAD ( )2 2lnQ Rm mV VQ R+= |Indice de Confiabilidad Falla 2. Principios del diseo estructural AISC-LRFD INDICE DE CONFIABILIDAD Combinaciones de carga| objetivo Carga permanente + carga viva (o nieve)3 para miembros 4.5 para uniones Carga permanente + carga viva + viento2.5 para miembros Carga permanente + carga viva + sismo1.75 para miembros 3. Filosofas de diseo Diseo por tensiones admisibles (tensiones de trabajo) Cargas de servicio Tensiones admisibles Diseo por estados lmite Estados lmite ltimos Resistencia ltima Estados lmite de servicio Deformaciones Vibraciones METODOS DE DISEO3. Filosofas de diseo Mtodo de Diseo por tensiones admisibles (ASD): Asume la misma variabilidad para todas las solicitaciones ( = cte.) Escrito en otro formato >inQR|QFSRRnadm> =TENSIONES ADMISIBLES 3. Filosofas de diseo Mtodo de Diseo por factores de carga y resistencia (LRFD) Basado en: Modelo probabilstico Calibracin con ASD Evaluacin de experiencias previas u i i nQ Q R = > |FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA 3. Filosofas de diseo LRFD: Es una herramienta disponible. Ms racional que ASD. Permite cambios ms fcilmente que ASD. Puede ser adaptado para solicitaciones no consideradas. Permite compatibilizar diseos con distintos materiales. ASD: An se sigue utilizando como mtodo de diseo Rehabilitacin/reparacin de estructuras antiguas. VENTAJAS COMPARATIVAS 4. Cargas y combinaciones de carga Cargas muertas. Cargas vivas estticas. Cargas vivas mviles. Impacto. Nieve. Viento. Sismos. Lluvia. Empuje de suelos. Inundacin. Otros. CARGAS 4. Cargas y combinaciones de carga Peso propio de la estructura. Peso propio de las terminaciones de pisos y muros. Peso de ductos y servicios. Peso de tabiques. CARGAS MUERTAS Losa estructural 4. Cargas y combinaciones de carga Cargas vivas estticas: Sobrecargas de uso habitacional, de oficinas, de almacenamiento, de estacionamiento Trfico peatonal o vehicular Cargas distribuidas Cargas mviles CARGAS VIVAS 4. Cargas y combinaciones de carga Velocidad mxima vmax de viento esperada (en N aos) Localizacin geogrfica Irregularidad del terreno Presin bsica q = q(vmax). Variacin de la presin en altura. Modificacin por Direccin de incidencia Inclinacin de superficies CARGAS DE VIENTO o C2q C1q C3q C4q q(h) Viento 4. Cargas y combinaciones de carga Mtodo elstico esttico Q = Cs W CARGAS SISMICAS W1 Ma Movimiento del suelo W2 W1 Q1 + Q2 = Q Cortante basal W2 Q2 Q1 5. Mtodos de anlisis Mtodo elstico Material es elstico, lineal, homogneo e istropo. Miembros elsticos Pequeas deformaciones METODO ELSTICO o c oy E 5. Mtodos de anlisis Mtodo elstico Lmite de aplicacin est dado por primera fluencia de la seccin METODO PLSTICO My Fy -Fy 5. Mtodos de anlisis Mtodo elstico Resistencia de la estructura est dada por primera fluencia o lmite de deformacin METODO PLSTICO Py Amax 5. Mtodos de anlisis Existe reserva de resistencia en la seccin METODO PLSTICO M1>My Fy -Fy My Fy -Fy 5. Mtodos de anlisis Existe reserva de resistencia en la estructura (hiperestaticidad) METODO PLSTICO Rango elstico P1Py Plastificacin de viga P2>Py Colapso Pu>P2 5. Mtodos de anlisis Mtodo plstico Material es elstico-perfectamente plstico. No hay inestabilidad No hay fractura No hay fatiga METODO PLSTICO o c oy E 5. Mtodos de anlisis Mtodo plstico Estado lmite en la seccin es plastificacin METODO PLSTICO Mp Fy -Fy 5. Mtodos de anlisis Mtodo plstico Estado lmite en la estructura es colapso METODO PLSTICO Pu