LA SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS Al diseñar una estructura se debe realizar una comparación entre la magnitu
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LA SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS Al diseñar una estructura se debe realizar una comparación entre la magnitud de las solicitaciones y la capacidad resistente.
La diferencia entre las solicitaciones externas y la capacidad resistente interna es la que proporciona los diferentes niveles de seguridad a la estructura. Los estados de carga que actúan permanente sobre la estructura (cargas gravitacionales) tendrán niveles de seguridad algo más altos que los estados de carga que ocurren muy ocasionalmente (sismos o vientos). Diseño por esfuerzos admisibles. Diseño por capacidad resistente DISEÑO POR ESFUERZOS ADMISIBLE En el diseño por esfuerzos admisibles o diseño para cargas de servicio, la capacidad resistente de la estructura, del elemento estructural (propiamente el esfuerzo máximo del material que provoca la rotura o que genera grandes deformaciones) se divide para un factor de seguridad aceptable para volverla comparable con la magnitud de las solicitaciones (comparable con los esfuerzos generados por las cargas de servicio).
DISEÑO POR CAPACIDAD RESISTENTE En el diseño por capacidad resistente, las solicitaciones que actúan sobre la estructura se mayoran mediante factores apropiados para que las acciones exteriores sean comparables con la capacidad resistente de la estructura, del elemento estructural o de la sección específica de un elemento estructural. Las estructuras de hormigón armado y de acero laminado en caliente, y los puentes se suelen diseñar bajo este criterio.
LAS CARGAS Y LAS COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO Existen diversas cargas que actúan sobre las estructuras: cargas permanentes, cargas vivas, cargas sísmicas, empuje de suelos, etc. Sin embargo, durante el tiempo de vida de la estructura, las cargas rara vez actúan solas pues usualmente actúan combinadas. Las combinaciones de carga afectadas por los factores de mayoración son la fuente para la obtención de las solicitaciones mayoradas que se requieren en el diseño por capacidad resistente de las estructuras de hormigón armado. Donde: U= Resistencia requerida. D= Cargas muertas, o momentos y fuerzas internas correspondientes L=Cargas vivas. Lr=Cargas vivas de cubierta S=Cargas por nieve R=Cargas por lluvia W=Cargas por viento E= Cargas por sismo
LOS FACTORES DE REDUCCIÓ N DE LA CAPACIDAD RESISTENTE: Los factores de reducción de resistencia se usan para tener en cuenta las incertidumbres respecto a la resistencia de los materiales, las inexactitudes en las ecuaciones de diseño, las aproximaciones del análisis, las variaciones posibles en las dimensiones de las secciones de concreto y la colocación del refuerzo. El código prescribe valores de f o factores de reducción de resistencia para la mayoría de las situaciones. Algunos de estos valores dados son:
La magnitud de la reducción de capacidad se fundamenta en 2 aspectos: En primer lugar, los elementos estructurales no son construidos en obra con el mismo nivel de prolijidad que aquel que se logra en laboratorio, por lo que su capacidad real es algo menor; es decir que bajo este primer criterio se deberi ́a reducir por igual la capacidad resistente bajo cualquier tipo de solicitació n. En segundo lugar, existen solicitaciones en la estructura que son más cri ́ticas que otras por los tipos de falla que generan: la falla por flexión es dúctil por estar controlada por la gran capacidad de alargamiento del acero de tracción, mientras que las fallas por cortante, por carga axial y por aplastamiento son fallas frágiles.
La secuencia de falla establecida en los có digos de diseñ o: Primer Tipo de Falla - Falla por flexión (φ = 0.90): Cuando se cumplen todas las normas de diseñ o impuestas por los códigos ACI y CEC, es el tipo de falla que primero se produce en la estructura, ante un incremento inesperado de las cargas. Este tipo de falla es totalmente dú ctil y da aviso de su presencia por las deformaciones exteriores visibles y progresivas en la estructura, especialmente en vigas y losas.
Segundo Tipo de Falla - Falla por corte (φ = 0.75): La falla a corte es frágil, lo que condiciona el comportamiento de los elementos estructurales.Si el miembro afectado es una viga perteneciente a un pórtico , se produce la falla del elemento pero generalmente no se llega a la falla de la estructura en su totalidad. Si la falla de corte se produce en una columna , se puede generar , además de la falla del elemento , también el colapso de la estructura total. Tercer Tipo de Falla - Falla por compresión axial (φ = 0.65 o φ = 0.75): Es la falla de tercera instancia. La falla por compresió n es frágil y explosiva, lo que conduce al colapso de toda la estructura, pues los elementos involucrados son generalmente las columnas. Al reducir la capacidad resistente en mayor proporció n que otros tipos de solicitaciones, el có digo de diseñ o obliga a reforzar aú n más las columnas para asegurarse que esta falla colapsiva se produzca cuando los otros tipos de falla se hayan agotado en la estructura.
BIBLIOGRAFÍA Proaño M. (2008). Temas de Hormigón Armado Norma ACI I318S-08, Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario, American Concrete Institute.