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• Tati PricezZita Fresapink Ortiz

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1.4 FACTORES DE SEGURIDAD Y DE CARGA De acuerdo a Navarrete (2003): “Los factores de carga incrementan las cargas de servicio tomando en cuenta la incertidumbre que están implícitas en los valores de las cargas muertas y vivas.” El coeficiente de seguridad (también conocido como factor de seguridad) es el Cociente entre el valor calculado de la capacidad máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperado real a que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos. Si se tiene que evitar una falla estructural, las cargas que una estructura es capaz de soportar deben ser mayores que las cargas a las que se va a someter cuando este en servicio. Como la resistencia es la capacidad de una estructura para resistir cargas, el criterio anterior se puede replantear como sigue: la resistencia real de una estructura debe ser mayor que la resistencia requerida. La relación Notas ɤi Factor de carga Qi Un efecto de carga (una fuerza o un momento) Ø Factor de resistencia Rn Resistencia teórica o nominal del miembro La resistencia factorizada Ø Rn se llama resistencia de diseño y la carga factorizada resulta de la combinación de los diferentes efectos de carga a que va a estar sometido el miembro estructural. Las condiciones de carga que se dan en las especificaciones AISC son: U = 1.4 U = 1.2D + 1.6L + 0.5 (Lr o S o R) U = 1.2D + 1.6 (Lr o S o R) + (0.5L o 0.8W) U = 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5 (Lr o S o R) U = 0.9D ± 1.0E + 0.5L + 0.2S

U = 0.9D ± (1.3W o 1.0E) Notas U Carga factorizada D Carga muerta L Carga viva debido al equipo y ocupación Lr Carga viva de techo S Carga de nieve R Carga de lluvia o hielo W Carga de viento E Carga por sismo Los factores de resistencia toman en cuenta las incertidumbres de la resistencia de los materiales, dimensiones y mano de obra. El factor de resistencia Ø para cada tipo de resistencia está dado por el AISC. Esos factores varían en valor de 0.75 a 1.0 (0.85 para columnas, 0.75 - 0.90 para elementos en tensión, 0.90 para flexión o corte en vigas) Tabla 6. Factores de resistencia de las especificaciones LRFD

Fr ( / ) 1.00

SITUACIONES Aplastamiento de áreas proyectantes de pasadores, fluencia del alma bajo cargas concentradas, cortante en tomillos en junta tipo fricción.

1.90

Vigas sometidas a flexión y corte, filetes de soldaduras con esfuerzo paralelos al eje de la soldadura de ranura en el metal base.

0.85

Columnas, aplastamientos del alma, distancias al borde y capacidad de aplastamiento de agujeros.

0.75

Tornillos a tención, soldaduras de tapón o muesca, fracturas en la sección nea de miembro a tención.

0.65

Aplastamiento de tornillos (menos A307).

0.60

Aplastamiento de tornillos A307, aplastamiento de cimentación de concreto.

Tabla 7. Factores de resistencia de las especificaciones de las NTC-Diseño de estructuras metálicas FR 0.90

CASO Resistencia a tencion para estado limite de flujo plástico en la sección total, resistencia a flexion y cortante en vigas, en determinación de cargas criticas, tencion y comprencion paralela al eje de soldadura tipo filete y de penetración parcial.

o.80

Tencion normal al área efectiva en soldaduras en penetración parcial cortante en el área efectiva en soldaduras de penetración completa.

0.75

Resistencia a tencion por estado limite de fractura en la sección neta, resistencial a comprencion para el estado limite de pandeo local en secciones tipo 4, cortante en el área efectiva en soldaduras de filete, cortante paralela al eje de la soldadura de penetración parcial, resistencia a tencion de tornillo.

0.70

Resistencia a comprencion de columnas de sección transversal circular hueca tipo 4.

0.60

Resistencia al cortante en conexiones por aplastamiento.

1.4 FACTORES DE SEGURIDAD Y DE CARGA El diseño de la mayoría de las estructuras está regido por especificaciones o normas. Aun si éstas no rigen al diseño, el proyectista quizá las tomará como una guía. No importa cuántas estructuras haya diseñado, es posible que el proyectista haya encontrado toda situación posible, por lo mismo a recurrir a las especificaciones, él recomendará el mejor material con el que se dispone. Las especificaciones de ingeniería son desarrolladas por varias organizaciones y contienen las opiniones más valiosas de esas instituciones sobre la buena práctica de ingeniería. Las autoridades municipales y estatales, preocupadas por la seguridad pública, han establecido códigos de control de la construcción de las estructuras bajo su jurisdicción. Estos códigos, que en realidad son reglamentos, especifican las cargas de diseño, esfuerzos de diseño, tipos de construcción, calidad de los materiales y otros factores; varían considerablemente de ciudad en ciudad, hecho que origina cierta confusión entre arquitectos e ingenieros. Algunas organizaciones publican prácticas que se recomiendan para uso regional o nacional; sus especificaciones no son legalmente obligatorias, a

menos que estén contenidas en el código de edificación local o formen parte de un contrato en particular; entre esas organizaciones están el AISC (American Institute of Steel Construction) Y AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Oficcials). Casi todos los códigos de construcciones municipales y estatales han adoptado las especificaciones AISC, y casi todos los departamentos estatales de carreteras han adoptado las especificaciones AASHTO. Los lectores deben notar que los códigos escritos lógica y claramente son muy útiles para los ingenieros de diseño. Es un hecho que hay menos fallas estructurales en zonas que tienen buenos códigos y que son estrictamente acatados. Mucha gente considera que las especificaciones impiden al ingeniero pensar por sí mismo y tal vez hay alguna razón para una tal censura. Se dice que los antiguos ingenieros que construyeron las grandes pirámides, el Partenón y los grandes puentes romanos, los controlaban muy pocas especificaciones, lo que indudablemente es verdad. Por otra parte, podría decirse que sólo algunos grandes proyectos fueron realizados en el transcurso de muchos siglos, y que se hicieron aparentemente sin tomar en cuenta el costo de los materiales, trabajo y vidas humanas. Probablemente fueron construidos por intuición siguiendo reglas empíricas desarrolladas en construcciones pequeñas en donde las resistencias de sus miembros fallarían precisamente bajo ciertas condiciones. Seguramente que sus numerosas fallas no han sido registradas en la historia y sólo sus éxitos han perdurado. Obviamente, si a todos los ingenieros se les permitiera diseñar construcciones como las mencionadas, sin restricciones, seguramente habría muchas fallas desastrosas. Por tanto algo que debe recordarse como importante acerca de las especificaciones es que las mismas no se han elaborado con el propósito de restringir al ingeniero, sino con el de proteger al público. No importa cuántas especificaciones se escriban, resulta imposible que cubran toda situación posible. En consecuencia, no importa que código o especificación se use o no, la responsabilidad última del diseño de una construcción segura es del ingeniero estructurista.