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LRFD frente a TEA

¿Qué es ASD y LRFD??

ASD y LRFD son metodologías o filosofías que proporcionan un flujo de trabajo general para el diseño de elementos estructurales.. El diseño de elementos estructurales tiene como objetivo salvaguardar la salud pública, la seguridad, y el bienestar general de los ocupantes de la estructura y la estructura misma. Este objetivo se cumple cuando los elementos de la estructura están proporcionados de tal manera que, bajo ciertas cargas, no alcanzan un estado límite.

Por un lado, LRFD significa diseño de factor de carga y resistencia. En breve, consiste en dosificar elementos estructurales utilizando algunos factores para reducir su resistencia de manera que no se alcance ningún estado límite aplicable cuando la estructura se somete a algún combinaciones de carga LRFD apropiadas. Esas combinaciones de carga son el resultado de factorizar la carga real (nominal) cargas por otros factores para obtener las condiciones de carga del estado último. En el diseño de estructuras de acero y madera, el termino “LRFD” se utiliza para referirse a este método, sin embargo, para el diseño de estructuras de hormigón y mampostería el término “diseño de fuerza” se prefiere cuando se hace referencia a este método.

SkyCiv S3D que muestra los resultados del diseño según AISC 360 16 LRFD

Por otra parte, ASD significa diseño de tensión admisible (También denominado a veces diseño de tensión permisible). En resumen, Consiste en proporcionar elementos estructurales de tal manera que los esfuerzos calculados elásticamente en la etapa de análisis bajo cargas nominales no excedan algunos esfuerzos admisibles especificados.. Este método también se conoce como “diseño de tensión de trabajo”. Cargas nominales, bajo el cual se calculan las tensiones elásticas, venir de la Combinaciones de carga ASD.

SkyCiv S3D que muestra los resultados del diseño según AISC 360 16 ASD

¿Cuál es la diferencia entre capacidad de servicio y resistencia??

Hay dos tipos de estados límite; capacidad de servicio y fuerza. Estado límite de servicio se alcanza cuando se considera que la estructura no es útil para la función prevista, esto normalmente se asocia con límites de deflexión o desplazamiento. La definición AISC de capacidad de servicio es “un estado en cuál es la función de una construcciónEn g, su apariencia, mantenercapacidad, durabilidad, y comodidad de sus ocupantes se conservan bajo nimal uso." Estado límite de fuerza se alcanza cuando la estructura se vuelve insegura, antes del colapso final cuando se excede la resistencia del material.

En general, utilidad se debe cumplir mientras los límites de fuerza aseguran seguridad de la estructura y se deben cumplir. Una buena manera de ver esto es cuál es el resultado o el efecto de que se excedan estos estados límite.? Si se alcanzan los límites de fuerza, es probable que la estructura experimente algunas consecuencias graves, como el pandeo, inestabilidad, rendimiento o fracaso total. Si se superan los problemas de servicio, estos generalmente afectan a las personas y al uso del edificio., por ejemplo, los ocupantes pueden sentirse incómodoscómodo si hay un esfuerzo excesivomaciones o vibraciones en el edificio. Esto no es para descartar la severidad o seriedad de cumplir con los controles de servicio., ya que estos son generalmente requeridos contractualmente, afectan el uso del edificio y son extremadamente costosos de rectificar si ocurre una falla.

Principales diferencias entre ASD y LRFD

Combinaciones de carga

Cuando se usa TEA, los factores de combinación de cargas no aumentan el valor de las cargas de servicio que se combinan, sino que representan las cargas de servicio reales. La mayoría de las combinaciones en ASD incluyen carga muerta con un factor unitario, y cuando se combina con cargas dinámicas como el viento, nieve, y terremoto, estos últimos se multiplican por un número menor que uno, teniendo en cuenta un equilibrio entre la probabilidad de la naturaleza, ciencias económicas, y seguridad. Para más información, comprobar el Artículo de combinaciones de carga ASD.

A diferencia de, las combinaciones de carga en LRFD aumentan los valores de las cargas de servicio, utilizando factores mayores que uno en la mayoría de las combinaciones. Estos factores explican la incertidumbre sobre las cargas dinámicas., y la posibilidad de superar las cargas estáticas esperadas durante el ciclo de vida de la estructura. Para más información, comprobar el Artículo de combinaciones de carga LRFD.

Desigualdades de estado límite

para TEA, la desigualdad del estado límite se expresa como:

\(R_a \leq \frac{R_n}{\Omega}\)

Dónde \(R_a\), es la Resistencia Requerida basada en las cargas aplicadas según el Combinaciones de carga ASD. \(R_n\) es la Fuerza Nominal proporcionada por el miembro comprobado, y \(\Omega\) es el factor de seguridad. La fracción de la derecha corresponde a la fuerza permitida, que es el límite superior teóricamente impuesto al material de la estructura.

Para LRFD, la desigualdad del estado límite se ve así:

\(R_a \leq \phi \cdot R_n\)

Dónde \(R_a\), es la Resistencia Requerida basada en las cargas aplicadas según el Combinaciones de carga LRFD. \(R_n\) es la Fuerza Nominal proporcionada por el miembro comprobado, y \(\fi) es el factor de resistencia que varía en función del estado límite que se esté comprobando. La fracción de la derecha corresponde a la fuerza de diseño, que es el límite superior teóricamente impuesto al material de la estructura.

Fuerza disponible

en TEA, la resistencia disponible se denomina resistencia admisible, mientras que en LRFD se llama resistencia de diseño. En las desigualdades de estado límite, es el término del lado derecho. Gráficamente, en una curva genérica de deformación-esfuerzo del material, la fuerza disponible se ve como en la imagen de abajo, donde la fuerza disponible para ASD es claramente inferior a la de LRFD. sin embargo, esto no significa que LRFD sea siempre menos conservador que ASD porque la fuerza requerida (lado izquierdo de la desigualdad) también se amplía por algunos factores en LRFD.

Fuerza disponible para ASD vs LRFD

Factor de seguridad

Por la filosofía ASD, el factor de seguridad se toma como constante a través de las diferentes combinaciones de carga, solo varía para las diferentes condiciones de estado límite: fuerza axial, momento flector, momento de torsión, y fuerza cortante.

Para LRFD, el factor de seguridad no es explícito en la desigualdad del estado límite, pero un factor efectivo de seguridad se puede derivar de la siguiente manera:

\(R_a = U cdot (R_{Servicio; cargas}) \leq \phi \cdot R_n\)

\(R_{Servicio; cargas} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Omega_{efecto, \; LRFD}}\)

Dónde \(U\) son los diferentes factores de carga que son específicos para cada combinación de carga, por lo tanto, el factor de seguridad efectivo en LRFD varía según la combinación de carga y la condición de estado límite (momento, corte, axial, torsión) consideró. Eso dicho, LRFD explica mejor la incertidumbre de las cargas aplicadas y la resistencia disponible, repartiendo los factores en las diferentes combinaciones de carga y las condiciones de estado límite.

Comparación de diagramas de flujo

Para una comparación adicional entre Estado Límite y ASD (o esfuerzo permisible), Hacer referencia al diagrama de abajo:

Use SkyCiv para ejecutar verificaciones de diseño usando LRFD o ASD

Usando SkyCiv, es posible ejecutar comprobaciones de diseño en una estructura, utilizando las metodologías LRFD y ASD. Para ambos, ofrecemos informes de cálculo detallados que facilitan la comprensión de lo que está haciendo el software.

SkyCiv S3D que muestra informes de diseño detallados para ASD y LRFD

Referencias

  1. 2015 Código Internacional de Construcción. Consejo Internacional de Códigos, 2015.

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Oscar Sanchez
Desarrollador de producto
BEng (Civil)
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