INGENIERO: LUIS ENRIQUE TORRES SALINAS

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA COSTA GRANDE

ESFUERZOS PERMISIBLES PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

“INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA COSTA GRANDE”

“ESFUERZO PERMISIBLES PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO”

MATERIA: ESTRUCTURAS DE ACERO

INGENIERO: LUIS ENRIQUE TORRES SALINAS

ALUMNO: OSWALDO MONDRAGON MONDRAGON

CARRERA: ARQUITECTURA

SEMESTRE: VIII

2

ÍNDICE

CONTENIDO PÁGINA

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………... 4

OBJETIVO………………………………………………………………………………. 5

ESFUERZO PERMISIBLE………………………………………………………….. 6

BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………… 11

3

INTRODUCCION

Las estructuras de acero presentan algunas ventajas con respecto a otros materiales. El proceso constructivo difiere del empleado con otros materiales y su análisis y diseño también. El acero suele considerarse como un material homogéneo e isotrópico, y su diseño requiere un proceso determinado para cada tipo de solicitación. Se analiza la tensión, compresión, cortante, flexión y torsión por separado, correspondiendo en la mayoría de los casos a elementos estructurales determinados, por ejemplo, barras, columnas, vigas, placas, etc. El material incluye el análisis y diseño de trabes armadas y marcos, en los que deben incluirse los efectos locales y de pandeo.

4

OBJETIVO

El diseño estructural tiene por objetivo satisfacer los requisitos de resistencia, servicio y economía.

El requerimiento de resistencia se refiere a la integridad general de la estructura sometida a condiciones de carga extrema. Se espera que la estructura soporte sobrecargas ocasionales sin ocasionar desastres severos y daño durante su vida útil.

El servicio se refiere a las propiedades de funcionamiento de la estructura relacionadas con su apariencia, mantenimiento y durabilidad bajo condiciones de carga normales o de servicio. La deflexión, vibración, deformaciones permanentes, agrietamiento y corrosión son algunas consideraciones de diseño asociadas al servicio.

La economía se relaciona con todos los conceptos como el material, construcción y costos de obra requeridos por el diseño, fabricación, erección y mantenimiento de la estructura.

5

ESFUERSO PERMISIBLE

TEORÍAS DE DISEÑO

En general existen tres teorías:

Diseño por esfuerzos permisibles Diseño por factores de carga y resistencia Diseño plástico

DISEÑO POR ESFUERZOS PERMISIBLES

Esta teoría se basa en una formulación elásticas lineal, y se a empleado durante muchas décadas para el diseño de edificios y puentes. Aun sigue siendo preferida por ingenieros estructuristas con el diseño de edificios de hacer. En el diseño por esfuerzos permisibles o esfuerzos de trabajo, los esfuerzos calculados en miembros bajo cargas de servicio son comparados con algunos esfuerzos preestablecidos llamados esfuerzos permisibles. Estos esfuerzos a menudo son expresados como una función del esfuerzo de fluencia Fy, o del esfuerzo de tensión Fu del material dividido por un factor de seguridad. El factor de seguridad se agrega para tomar en cuenta los efectos de sobrecargas, baja resistencia y aproximaciones usadas en el análisis estructural. El formato general para el diseño por esfuerzos permisibles tiene la forma:

Donde :Rn=Resistencia nominal del elemento estructural expresado en unidades de

esfuerzo.

Qni=Esfuerzo de servicio o de trabajo calculado con la carga de servicio del tipo i

aplicada.

F.S.=Factor de seguridad, donde i es el tipo de carga (muerta, viva, viento, etc).

m=Número de tipos de carga considerados en el diseño.

6

Un ingeniero a cargo del diseño de un miembro estructural o elemento mecánico debe restringir el esfuerzo en el material a un nivel que sea seguro. Además, una estructura o máquina corrientemente en uso puede en ocasiones tener que ser analizada para ver qué carga adicional pueden soportar sus miembros o partes. Así que nuevamente es necesario efectuar los cálculos usando un esfuerzo permisible o seguro.

Para garantizar la seguridad es necesario escoger un esfuerzo permisibles que limite la caga aplacada a un valor que sea menor al que el miembro pueda soportar plenamente. Hay varias razones para esto. Por ejemplo, la carga para la cual el miembro se diseña puede ser diferente de la carga real aplicada sobre él. Las medidas previstas para una estructura o máquina pueden no ser exactas debido a errores en la fabricación o en el montaje de las partes componentes. Pueden ocurrir vibraciones desconocidas, impactos o cargas accidentales que no se hayan tomado en cuenta durante el diseño. La corrosión atmosférica, el decaimiento o las condiciones ambientales tienden a que los materiales, como la madera, el concreto o los compuestos reforzados con fibras, pueden mostrar alta variabilidad en sus propiedades mecánicas.

Una manera de especificar la carga permisibles para el diseño o análisis de un miembro es usar un número llamado factor de seguridad. El factor de seguridad (FS) es la razón de la carga de falla, F falla, dividida entre la carga permisible, F perm.

La F falla se determina por medio de ensayos experimentales del material y el factor de seguridad se selecciona con base en la experiencia, de manera que las incertidumbres mencionadas antes sean tomadas en cuenta cuando el miembro se use en condiciones similares de carga y simetría. Expresado matemáticamente,

Si la carga aplicada al miembro está linealmente relacionada al esfuerzo desarrollado dentro del miembro, como en el caso de usar σ= P/A y prom= V/A , τ entonces podemos expresar el factor de seguridad como la razón del esfuerzo de falla σfalla (o falla) τ al esfuerzo permisibles σperm (O perm)* τ esto es,

7

ASD (diseño elástico o diseño por esfuerzos permisibles, Allowable Stress Design, DEP)

Este método de diseño denominado también diseño elástico, consiste en determinar, en primer término, los esfuerzos que se presentan en las secciones críticas de un miembro estructural bajo la acción de las cargas de servicio o de trabajo, considerando un comportamiento elástico del material. Se considera que un miembro está diseñado correctamente cuando los esfuerzos de trabajo, ocasionados por las cargas de servicio que obran en el miembro no exceden los esfuerzos permisibles.

Los esfuerzos permisibles se estipulan en las especificaciones de diseño de acuerdo con el tipo de elemento estructural, tipo de acero y solicitaciones que obran en la estructura. En general, los esfuerzos permisibles se obtienen dividiendo los esfuerzos de falla del material y tipo de solicitación entre un factor de seguridad. En general, los esfuerzos permisibles son una fracción del esfuerzo correspondiente al límite inferior de fluencia (esfuerzo de fluencia, Fy), o del esfuerzo mínimo especificado de ruptura

en tensión, Fu, del acero utilizado en el diseño de la estructura o del esfuerzo crítico

de un elemento.

Ecuación básica de diseño:

Fcalc. ≤ F perm.

donde:

Fcalc.= esfuerzo calculado en un componente estructural bajo las cargas de servicio o

de trabajo, en kg/cm2.

Fperm.= esfuerzo permisible, en kg/cm2.

El margen de seguridad se representa mediante el factor de seguridad (F.S.) y se aplica en el mismo lado de la resistencia de la ecuación básica de diseño. Típicamente, FS = 1.67 para diseño de miembros estructurales en tensión y FS = 2.0 para diseño de conexiones estructurales trabe-columna.

El factor de seguridad no refleja las diferencias de niveles de las incertidumbres asocia- das con las diferentes combinaciones de carga. Por ejemplo, se usa el mismo factor de seguridad para las cargas muertas y vivas.

8

Factores de carga y combinaciones de carga

Bases: ASCE-7 (formalmente ANSI A58.1)

Las cargas nominales que deben considerarse en el diseño de estructuras de acero son las siguientes:

D: Carga muerta debida al peso propio de los miembros estructurales y acciones permanentes en la estructura.

L: Carga viva debida a la ocupación y equipo

Lr: Carga viva de techo

W: Carga de viento

S: Carga de nieve

E: Carga sísmica

R: Carga debida al agua pluvial o hielo, exclusiva de la contribución del encharca- miento.

De acuerdo con la Sección de las especificaciones AISC-LRFD las combinaciones de carga y cargas factorizadas son las indicadas en la siguiente tabla. El diseño de un miembro estructural o conexión, se efectuará con la combinación de carga crítica.

9

10

BIBLIOGRAFIA

INFORMACION ADQUIRIDA DE INTERNET

http://www.uaz.edu.mx/dmiram/est-acero.pdfS

http://www.ahmsa.com/Acero/Complem/Manual_Construccion_2013/Capitulo_2b.pdf

http://juanmadrids.files.wordpress.com/2011/09/material-de-la-unidad-iii-estatica-aplicada.pdf

11