Diseño por esfuerzos admisibles Este método establece que para las cargas de trabajo (servicio) ningún punto de la estructura puede tener un esfuerzo superior a un valor “admisible” que garantice que la estructura permanezca en el rango elástico. Está basado en: a) El análisis y el diseño de la estructura o elemento estructural se realizan bajo combinaciones de las cargas de servicio sin amplificar. b) Se asume que el concreto bajo cargas de servicio se comporta linealmente. c) Los esfuerzos en el acero y en el concreto, bajo cargas de servicio, no deben exceder de ciertos valores fijados por la Normas. d) El coeficiente de seguridad se fija sobre los esfuerzos del concreto y del acero como una fracción de sus resistencias ( f ′ ′c, c , fy ). ).
Diseño por resistencia Este método es en esencia un diseño por estados límites, ya que se centra en los estados límites últimos. Los estados límites de servicio se verifican luego del diseño de los esfuerzo de acero. El elemento estructural o la estructura soportará en forma segura las cargas o solicitaciones, si en cada sección se cumple: Resistencia ≥ Efecto de las Cargas (7-5) Resistencia Suministrada o Proporcionada ≥ Resistencia Requerida (7-6) Resistencia de Diseño ≥ Resistencia Requerida (7-7) Para contemplar la posibilidad de que la resistencia sea menor que la calculada o predicha y que los efectos de las cargas sean mayores que los calculados o estimados deberá cumplirse: φ Rn ≥ C 1*S1 *S1 + C 2*S2 *S2 + C 3*S3 *S3 +........+ C n*Sn *Sn (7-8) donde: • Rn = Resistencia de Diseño o resistencia suministrada o proporcionada. • φ = Factor de Reducción de Resistencia, menor que la unidad. • Rn = Resistencia Nominal, corresponde a aquélla calculada mediante un modelo mecánico del comportamiento del elemento frente a determinada solicitación o combinación de solicitaciones, utilizando los valores nominales de las resistencias especificadas para el concreto y el acero, las dimensiones del elemento y el acero de refuerzo indicados en los planos. • S1, S2, S3...= Efecto de las cargas de servicio especificadas (muertas, vivas, sismo, viento, empuje de líquidos o suelos, etc.), en este caso también son nominales. • C 1, C 2, C 3... 3... = Factores de Carga o de amplificación o de mayoración.
Factores de Reducción de Resistencia - Resistencia de Diseño Los factores de reducción de resistencia ( φ) afectan a las resistencias nominales de las secciones y toman en cuenta las siguientes incertidumbres: a) La Variabilidad en la Resistencia, diferencia de dimensiones, inexactitudes, etc. b) Las Consecuencias de la Falla del elemento. La importancia del Elemento dentro de la estructura y las consecuencias de la falla del mismo. c) El Tipo de falla del elemento. Factores de Reducción de Resistencia – Norma Peruana Los factores de reducción están especificados en la Norma Peruana. Solicitación y Factor φ de Reducción • Flexión 0.90 • Tracción y Tracción + Flexión 0.90 • Cortante 0.85 • Torsión 0.85 • Cortante y Torsión 0.85, etc. Factores de Carga (Resistencia Requerida) En el Diseño por Resistencia las cargas de servicio se llevan a una condición extrema o última es decir, a un nivel de cargas de baja probabilidad de ser excedida durante la vida de la estructura. Se debe tomar en cuenta lo siguiente: a) La variabilidad de las cargas, es decir el grado de precisión con el que se pueden estimar las cargas y calcular sus efectos. b) El grado de precisión de los métodos de análisis que utilizamos. Hay diferencias entre las fuerzas de sección que calculamos utilizando nuestros métodos de análisis y las que ocurren realmente en la estructura. Factores de Carga de la Norma Peruana (Resistencia Mínima Requerida) • Cargas muertas y vivas U = 1.4 CM + 1.7 CV (7-16) • Cargas de viento (V) U = 1.25 (CM + CV ± V) (7-17) U = 0.9 CM ± 1.25 V (7-18) • Cargas de sismo (CS) U = 1.25 (CM + CV ± CS) (7-19) U = 0.9 CM ± 1.25 CS (7-20) Las ecuaciones 7-18 y 7-20 son para los casos en los cuales las cargas muertas y vivas estabilizan a la estructura o reducen el efecto de las cargas de viento o sismo. Por ejemplo en el muro en voladizo mostrado en la figura 7-7, sometido a empujes laterales de viento, es claro que las cargas muertas y vivas estabilizan al muro. El esfuerzo máximo
de compresión en el punto B estará controlado por las ecuaciones 7-16 ó 7-17 (V con signo positivo) y el esfuerzo máximo de tracción en el punto A estará controlado por la ecuación 7-18.
Fig. 7.7 Efecto estabilizante de las cargas muertas y vivas Los factores de carga o resistencias requeridas, deben considerarse, en general, como valores mínimos. Si las consecuencias de la falla del elemento estructural pueden ser especialmente graves o si no fuera posible estimar razonablemente las cargas de servicio, siempre será posible aumentar dichos factores.
