CAPITULO 2

ESTRUCTURAS DE MADERA ANEXO CAPTULO II

Diseo por Resistencia o LRFD (Load and Resistance Factor Design).-El trmino LRFD (Load and Resistance Factor Design), que en espaol se traduce a: Diseo por Factores de Carga y Resistencia, en los cuales sobresalen los trminos:Resistencia, que se refiere a la capacidad de cada miembro estructural, como por ejemplo la resistencia a los momentos, resistencia a la tensin, etc. Dichas resistencias estn tabuladas y se encuentran en los anexos de la norma, junto con los factores de resistencia.

Esfuerzos, que se refiere a valores de la propiedades del material; los valores de resistencia que maneja la norma LRFD son equivalentes a los valores de las tensiones admisibles. En ASD los niveles de tensiones permisibles son muy bajos, y las magnitudes de las cargas estn fijadas solo para niveles de servicio. Esta combinacin produce diseos que se mantienen en niveles de seguridad altos y que permanecen econmicamente factibles.

Desde el punto de vista del ingeniero el proceso de diseo del LRFD es similar al ASD. La diferencia ms obvia entre LRFD y ASD es que los valores de la resistencia y los efectos producidos por las cargas en LRFD son numricamente ms grandes que en ASD, ya que estos son muy prximos a magnitudes halladas en muchos ensayos, y no reducen de manera significativa el coeficiente de seguridad interno. Los efectos de las cargas son ms grandes a causa de que ellas son multiplicadas por los factores de carga que estn en el rango de 1.2 a 1.6.

En el mtodo de los esfuerzos admisibles, estas cargas de servicio se usan directamente, mientras en el mtodo de las resistencias se modifican multiplicndolas por un factor de carga para producir una carga de diseo llamada carga factorizada.

El segundo paso en el proceso de diseo, es el de evaluar la respuesta en la estructura al tipo de carga, y, en especial, a la magnitud de carga requerida determinada. En el mtodo de los esfuerzos admisibles, esta evaluacin consiste en cierta forma de anlisis de esfuerzos. En el mtodo de la resistencia, la evaluacin se hace para establecer la condicin lmite (resistencia ltima) para la estructura segn el tipo de carga. Para responder a las diferentes condiciones esta resistencia limitante se multiplica por un factor de resistencia para usarse en el diseo.

Cargas factorizadas.- Las cargas que actan sobre las estructuras provienen de diferentes fuentes, las primarias son la gravedad, el viento y los sismos. Para usarse en el anlisis o en el trabajo de diseo, las cargas deben, primero, identificarse, medirse y cuantificarse de alguna manera y, luego, factorizarse (para el mtodo de la resistencia). En la mayora de las situaciones, tambin deben combinarse en todas las maneras posibles que sean estadsticamente probables, lo que a menudo produce ms de una condicin de carga para el diseo.

El Uniform Building Code (Reglamento de Construcciones Uniformizadas) requiere la combinacin de las siguientes combinaciones de condiciones mnimas para cualquier estructura:

1. Carga muerta + carga viva de piso + carga viva de techo(o nieve).

2. Carga muerta + carga viva de piso + carga de viento (o sismo).

3. Carga muerta + carga viva de piso + carga de viento + carga de nieve/2.

4. Carga muerta + carga viva de piso + carga de nieve + carga de viento/2.

5. Carga muerta + carga viva de piso + carga de nieve + carga ssmica.

Esto no es todo para muchas estructuras, debido a problemas especiales. Por ejemplo, la estabilidad de un muro sometido a fuerza cortante es crtica para una combinacin de carga muerta y carga lateral (viento o sismo). Las condiciones de esfuerzo a largo plazo o los efectos de la deformacin plstica por fatiga del concreto con solo carga muerta como una condicin de carga permanente. Al final debe prevalecer un buen juicio de diseo del ingeniero para concebir las combinaciones realmente necesarias.

Una sola combinacin de carga prevalece para la consideracin del efecto mximo sobre una estructura dada. Sin embargo, en estructuras complejas (armaduras, arcos de edificio resistentes a los momentos, etc.) los miembros individuales por separado se disean para diferentes combinaciones de carga crtica. Si bien la combinacin crtica para estructuras simples algunas veces se percibe con facilidad, otras es necesario el realizar anlisis completos para muchas combinaciones y luego comparar los resultados en detalle para evaluar las verdaderas condiciones de diseo.

Los factores para el mtodo de las resistencias se aplican individualmente a los diferentes tipos de carga (muerta, viva, viento, etc.). Esto contribuye a la complejidad, ya que tambin es posible hacerlos variar en combinaciones diferentes. En una estructura compleja e indeterminada, esto puede conducir a una montaa de clculos para el anlisis completo de todas las combinaciones.

Las combinaciones de carga para ser usadas en diseo LRFD 1996:

Donde:

D : Carga muerta.

L : Carga viva causada por almacenamiento, ocupacin o impacto.

Lr : Carga viva de techo.

S : Carga de nieve.

R : Carga causada por agua de lluvia o hielo.

W : Carga de viento.

E : Carga de Sismo.

Los factores de carga dadas en las anteriores ecuaciones intentan proveer un nivel consistente de fiabilidad para un rango de valores de diferentes tipos de carga.

Factores de resistencia.- La factorizacin (modificacin) de las cargas es una forma de ajuste para el control de la seguridad en el diseo por resistencia. El segundo ajuste bsico esta en modificar la resistencia cuantificada de la estructura. Esto conduce a determinar primero su resistencia en algunos trminos (resistencia a la compresin, capacidad de momento, lmite de pandeo, etc.), y luego reducirla en algn porcentaje. La reduccin (el factor de resistencia) se basa en diferentes consideraciones, incluyendo el inters por la confiabilidad de las teoras, el control de la calidad de produccin, la capacidad de predecir comportamientos con precisin, etc.

Normalmente, el diseo por resistencia consiste en comparar la carga factorizada (la carga incrementada en cierto porcentaje) con la resistencia factorizada (la resistencia reducida en cierto porcentaje) de la estructura sometida a cargas. As, aunque los factores de carga puedan parecer bajos en algunos casos, la aplicacin de los factores de resistencia conducen hasta un cierto punto a una magnificacin del nivel de porcentaje de seguridad.

Para proveer flexibilidad adicional y alcanzar una fiabilidad consistente a travs de un rango para las aplicaciones de los productos, los factores de resistencias son aplicados a los valores referenciales de resistencias. Los factores de resistencia (() son siempre menores a la unidad. La magnitud de los factores de resistencia representa una reduccin relativa requerida para lograr niveles de fiabilidad comparables.

Segn la norma LRFD los factores de resistencia para productos basados en madera y conexiones son:Compresin: (c = 0.90

Flexin: (t = 0.85

Estabilidad: (s = 0.85

Tensin: (t = 0.80

Corte / Torsin: (v = 0.75

Conexiones: (z = 0.65

Factores de efecto del tiempo.-

Los factores de efecto del tiempo (() de la norma LRFD es el equivalente al factor de duracin de la carga en ASD. Los factores de efecto del tiempo estn tabulados en la tabla 1.4-2 de la norma LRFD para cada ecuacin de combinacin de carga. Estos factores fueron hallados en base al anlisis de fiabilidad que consideraban la variacin de las propiedades resistentes de esfuerzos, segn procesos de modelacin de cargas estocsticas y efectos de deterioro acumulado. Debido a que los esfuerzos referenciales estn basados en ensayos con aplicacin de cargas con duracin corta, los factores de efecto del tiempo son iguales a la unidad para combinaciones de carga en los cuales no ocurre una acumulacin de deterioro. Los factores de efecto del tiempo estn en el rango de 1.25 para combinaciones de carga en las que predominan las cargas de impacto, hasta 0.6 para combinaciones de carga en las que predominan la carga muerta.

Limites de servicio.-

En adicin del diseo de edificaciones por los estados lmites de esfuerzos, los diseadores deben de determinar los estados lmites de servicio considerados para una aplicacin dada. Los limites de servicio usados mas comnmente en el tpico diseo de edificaciones compuestas por barras de madera es la limitacin de la deflexin para miembros que componen la cobertura de cada piso o nivel. Los cdigos de construccin han definido tradicionalmente estos lmites como una fraccin de la longitud del miembro a analizar. Por ejemplo el lmite de L/360 para una solicitacin de carga viva, o L/240 para una solicitacin de la carga total es comn para analizar los pisos de un edificio.

Mientras los lmites tradicionales de deflexin esttica fueron originalmente desarrollados para limitar la rotura de los materiales de acabado con caractersticas quebradizas, estos valores tambin sirven igualmente en aplicaciones de luces cortas para reducir los problemas de vibracin. Como el diseo de productos de madera tambin envuelven elementos de grandes luces con miembros de pesos ligeros, se ha puesto comn para los fabricantes recomendar un criterio de deflexin ms severo.ESTUDIARLO, ELABORAR UN RESUMEN ENVIARLO POR CORREOPAGE

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