U N I V E R S I D A D C A T Ó L I C A MONTE CARMEL C ARMELO O
ACULTAD DE INGENIERIA F ACUL
CURSO
:
RESISTENCA DE MATERIALES
TEMA
:
FACTORES DE MAYORACION DE CARGAS
ALUMNO
:
Valencia R.
DOCENTE
:
ING. ATA ATANACIO DISCEN DISCENA, A, ARMANDO VLADIMIR
2015 - I
ANALISIS ESTRUCTURAL II
0
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN.............................................................................................. 1
1.
AMPLIFICACIÓN DE CARGAS.................................................................... 2
2.
Ca!a"...................................................................................................... 4
#.
Ti$% &e ca!a".......................................................................................... 4
#.1.
Ca!a" 'i'a"....................................................................................... 4
#.2.
Ca!a" ()e*a"...................................................................................4
+. Fac*%e" &e Ca!a.....................................................................................4
.
LAS -IPÓTESIS DE DISEO DE LA NORMA T/CNICA E00.........................5
.
CONCLUCIONES....................................................................................... 8
ANALISIS ESTRUCTURAL II
1
INTRODUCCIÓN El presente trabajo trata sobre los factores de mayoración o amplificación de cargas que son calculados con la teoría de probabilidades, y relacionados con un nivel de confiabilidad determinado. Para ello se han desarrollado los códigos de diseño estructural que se hicieron con el propósito de proveer una forma simple, segura y económicamente eficiente para el diseño de estructuras ordinarias sometidas a cargas en condiciones operacionales y ambientales normales. Estas cargas se presentan de dos tipos, las permanentes o muertas y las cargas vivas o sobrecarga. La carga muerta se refiere a aquellas cargas de gravedad que actan permanentemente sobre la estructura durante su vida til y son! El peso propio de la estructura, acabados y tabiquería. La carga viva o sobrecarga se refiere a cargas de gravedad móviles que pueden actuar sobre la estructura, por ejemplo! peso de los ocupantes, muebles, equipos, etc. Las cargas vivas est"n estipuladas en la #orma de $argas E.%&%, y sus valores dependen del uso que tendr" la estructura. 'eneralmente la carga muerta en una estructura, puede determinarse con bastante e(actitud pero no así la carga viva cuyos valores el proyectista solo los puede suponer ya que es imprevisible la variación de la misma durante la vida de las estructuras) es por ello, que el coeficiente de seguridad o factor de carga para la carga viva es mayor que el de la carga muerta.
1. AMPLIFICACIÓN DE CARGAS En toda estructura e(isten incertidumbres en los niveles de cargas actuantes, propiedades de los materiales, geometría, y otros aspectos. Por causa de estas incertidumbres, la respuesta de la misma ante las solicitaciones a las que se encuentra sometida tambi*n es incierta. Para diseñar estructuras que puedan responder adecuadamente a la función para las que fueron diseñadas, las incertidumbres envueltas en el problema de diseño deben ser tomadas en cuenta. La forma tradicional de abordar este problema es usar valores conservadores de las variables inciertas y+o factores de seguridad en el m*todo de diseño. n tratamiento m"s riguroso y racional de estas incertidumbres se encuentra en las filosofías de diseño basado en confiabilidad que se han venido desarrollando durante los ltimos -% años y que ganan cada día, m"s y m"s aceptación de los diseñadores. El diseño basado en confiabilidad hace referencia al an"lisis de un estado límite, el cual no debe ser alcanado. Este estado límite es un evento predefinido y tiene una probabilidad de ocurrencia. El diseño para estados límites consiste en disminuir la probabilidad de falla del sistema o limitar la ocurrencia de dicho evento a niveles considerados aceptables. Este m*todo permite un tratamiento racional, consistente y e(plícito de la incertidumbre en el diseño estructural y facilita el entendimiento de los principios fundamentales que lo rigen.
La calidad de un diseño se juga comparando la probabilidad de falla obtenida con la probabilidad de falla requerida para tales condiciones y de esta manera se puede evaluar cuantitativamente la seguridad de una estructura. Las nociones b"sicas del diseño basado en confiabilidad son relativamente simples. La falla ocurre si la capacidad /o resistencia0, $, de la estructura es menor que la demanda, 1, debida a las cargas aplicadas. 2i $ y 1 son modeladas como variables aleatorias, la probabilidad de falla de la estructura puede ser calculada como la probabilidad de que $ sea menor que 1. La seguridad estructural requiere que! 3esistencia requerida 4 3esistencia de diseño 1onde la resistencia requerida se determina del an"lisis estructural utiliando los valores de las cargas especificadas y la resistencia de diseño se calcula de los principios de mec"nica estructural utiliando las resistencias de los materiales especificados y las dimensiones del elemento estructural. Para propósitos pr"cticos de diseño la ecuación anterior puede escribirse tambi*n como!
3i 5 6i 4 ϕ * 3n En esta ecuación 3n es la resistencia nominal correspondiente al estado límite de inter*s y 6i es la carga nominal actuante. Los valores nominales de las resistencias y cargas, normalmente est"n incluidas en los códigos de diseño, y la mayoría de los ingenieros est"n familiariados con sus valores. Los factores 7 y 8 son los coeficientes de reducción de resistencia y de amplificación de cargas respectivamente. Estos coeficientes reflejan la incertidumbre e(istente
en los niveles de carga y resistencia y la probabilidad de falla del sistema, revelada en el índice de confiabilidad, 9. Estos coeficientes deben ser determinados adecuadamente, de tal modo que la probabilidad de falla sea acorde con la importancia de la estructura.
2. Ca!a" :uera u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construcción, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos.
#. Ti$% &e ca!a" #.1.Ca!a" 'i'a" Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, pequeña en el tiempo.
#.2.Ca!a" ()e*a" Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles so;portados por la edificación
+. Fac*%e" &e Ca!a :actor de carga es el nmero por el cual hay que multiplicar el valor de la carga real o de servicio para determinar la carga ltima que puede resistir un miembro en la ruptura.
'eneralmente la carga muerta en una estructura, puede determinarse con bastante e(actitud pero no así la carga viva cuyos valores el proyectista solo los puede suponer ya que es imprevisible la variación de la misma durante la vida de las estructuras) es por ello, que el coeficiente de seguridad o factor de carga para la carga viva es mayor que el de la carga muerta. Los factores que en el reglamento del <$= se denominan , son los siguientes! <0
Para combinaciones de carga muerta y carga viva! > ?.-1 @ ?.AL
1ónde!
1 > Balor de la carga muerta y L > Balor de la carga viva
C0
Para combinaciones de carga muerta, carga viva y carga accidental! > %.AD /?.-1 @ ?.AL @ ?.A0 o > %.AD /?.-1 @ ?.AL @ ?.FAE0
1ónde! > Balor de la carga de viento y E > Balor de la carga de sismo $uando la carga viva sea favorable se deber" revisar la combinación de carga muerta y carga accidental con los siguientes factores de carga! > %.G%1 @ ?.H% > %.G%1 @ ?.H%E
. LAS -IPÓTESIS DE DISEO DE LA NORMA T/CNICA E00 El m*todo de diseño estructural basado en confiabilidad tambi*n ha sido aplicado en el desarrollo de la norma t*cnica E%I%. La sección ?%.&.?, capítulo ?%, de la norma t*cnica de edificación E%I% propone D hipótesis de diseño para calcular la resistencia estructural requerida. Los requisitos de resistencia de la norma t*cnica E%I% son los siguientes! > ?.D 5 $J @ ?.F 5 $B > ?.&D 5 /$J @ $B K $20 > %.G 5 $J K ?.&D 5 $2 Estas hipótesis de diseño, est"n basadas en las hipótesis de resistencia del código
del
=nstituto
del
$oncreto
/<$=0
que
propone
las
combinaciones de cargas para un diseño estructural adecuado. Las hipótesis del código del <$= son las siguientes! >?.- * $J @ ?.A *$B >%.AD * /?.- * $J @ ?.A * $B @ ?.FA * $20 >%.G * $J @ ?.-H * $2 El <$= determinó estas hipótesis de diseño, utiliando procedimientos probabilísticos para calcular los coeficientes de amplificación de cargas y reducción de resistencias asociadas a una probabilidad de falla adecuada y de acuerdo a la combinación de cargas estudiada. Los coeficiente de amplificación de cargas que se obtuvieron son valores de diseño aplicables a los EE, pero est"n relacionados con niveles est"ndares e internacionales de confiabilidad. Los factores de amplificación de cargas pretenden mostrar la probabilidad que e(iste de que la carga estimada sea superada en la realidad. La carga muerta,
por ejemplo, es evaluada con mayor precisión que la sobrecarga, por esto su factor de amplificación es menor. La carga de sismo, proveniente de un an"lisis probabilístico, es mucho m"s incierta, por ello su factor de amplificación es mayor que el de las dos anteriores. $omo puede verificarse la norma t*cnica E%I% adoptó el mismo formato, pero incrementó el valor de los factores de amplificación de cargas y mantuvo el valor de los factores de reducción de resistencia del <$=. La consecuencia del incremento de los coeficientes de amplificación de cargas es un diseño m"s conservador y por ende m"s costoso que el propuesto por el <$=. Esto se debe, a la ausencia de un conocimiento preciso de las incertidumbres involucradas en el diseño estructural. La variación de los par"metros de diseño involucrados en el diseño de estructuras, tales como las características mec"nicas de los materiales, las cargas vivas, muertas y de sismo, dependen de cada localidad. Esta dependencia se produce debido a que en cada localidad e(isten materiales, condiciones ambientales y de operación y tecnologías de fabricación diferentes, lo cual influye necesariamente en la variabilidad de los par"metros de diseño. La variabilidad local de cada par"metro debe ser modelada probabilísticamente para determinar aquellos coeficientes que conducan al diseño con una confiabilidad adecuada. Este proceso de modelación probabilística de las variables involucradas en el diseño para calcular los coeficientes de amplificación de cargas y reducción de resistencias que conducan a efectuar un diseño seguro se denomina calibración. Precisamente, este trabajo est" orientado a calibrar la primera
hipótesis de diseño de la norma t*cnica E%I%, de tal modo que se pueda proponer aquellos coeficientes que se ajusten a la realidad local pero que sigan los est"ndares internacionales de confiabilidad estructural para el diseño en concreto armado.
. CONCLUCIONES Los factores de mayoracion de cargas se calcularon en base a los códigos de diseño que fueron elaborados por investigadores, se tiene por ejemplo El m*todo de diseño estructural basado en confiabilidad, Las nociones b"sicas del diseño basado en confiabilidad se basan en que la falla ocurre si la capacidad o resistencia, $, de la estructura es menor que la demanda, 1, debida a las cargas aplicadas o cargas vivas. 2i $ y 1 son modeladas como variables aleatorias, la probabilidad de falla de la estructura puede ser calculada como la probabilidad de que $ sea menor que 1. 'eneralmente la carga muerta en una estructura, puede determinarse con bastante e(actitud pero no así la carga viva cuyos valores el proyectista solo los puede suponer ya que es imprevisible la variación de la misma durante la vida de las estructuras. Los factores de amplificación de cargas pretenden mostrar la probabilidad que e(iste de que la carga estimada sea superada en la realidad. La carga muerta, por ejemplo, es evaluada con mayor precisión que la sobrecarga, por esto su factor de amplificación es menor. La carga de sismo, proveniente de un an"lisis probabilístico, es mucho m"s incierta, por ello su factor de amplificación es mayor que el de las dos anteriores.
