Métodos de Diseño Estructural

Métodos de Diseño

• Se pueden usar métodos analíticos para revisar si una estructura tiene margen de seguridad adecuado.

• Método de Esfuerzos Permisibles (Nivel material):

  • Se calculan las fuerzas internas en los elementos de la estructura bajo carga de servicio.
  • Se determina el esfuerzo producido en las distintas secciones usando análisis elástico.
  • Los esfuerzos de trabajo deben mantenerse por debajo de ciertos valores característicos, que resultan de dividir esfuerzos (f'c, fy, etc.) entre un factor de seguridad.
  • Este método es útil para estructuras con comportamiento elástico.
  • Se utiliza para el concreto y el acero.
  • Esfuerzo permisible del concreto (σpc): αf'c
  • Esfuerzo permisible del acero (σpa): βfy

• Método de Resistencia Última (Nivel elemento):

  • Se calculan las fuerzas internas, pero se consideran las propiedades inelásticas de los materiales.
  • La resistencia del elemento debe ser igual o mayor a la fuerza de servicio multiplicada por un factor de seguridad.

• Método de Diseño Plástico (Diseño al límite):

  • Similar a Resistencia Última, pero las fuerzas internas se calculan usando análisis plástico.

Reglamentos de Diseño

• Son guías de diseño que establecen requisitos mínimos.
• Son documentos oficiales que buscan proteger:
  • Al propietario
  • Al diseñador
  • Al constructor
  • A la comunidad en general
• Tratan de uniformizar los diseños y evitar los diseños inseguros.
• Ejemplos de reglamentos: Reglamento del Distrito Federal (RDF) y el Reglamento del American Concrete Institute (ACI).
  • El RDF se basa en el diseño de estados límite.
  • El RDF revisa que la resistencia de diseño sea mayor o igual a los efectos de las acciones, multiplicados por factores de carga.
  • También se revisa si se sobrepasan los estados límite de servicio.

Tipos de Estados Límite de Diseño

• Estados límite de falla (últimos):

  • Danos relacionados con la estabilidad de la estructura.
  • Ejemplos: Pérdidas de equilibrio, rupturas, colapso progresivo, pandeo, falla por fatiga y fallas por fuego.

• Estados límite de servicio:

  • Incluyen daños económicos.
  • Ejemplo: Desplazamientos, agrietamientos, vibraciones.

• Estados límite excepcionales (especiales):

  • Relacionados con cargas anormales (sismos, viento) o con cargas externas (corrosión).

Propiedades Estructurales Importantes

• Rigidez (E, I):

  • Se usa en análisis estructural.
  • Importante para el cálculo de desplazamientos y fuerzas internas.
  • Está relacionada con los estados límite de servicio.

• Resistencia:

  • Está relacionada con los estados límite de falla.

• Ductilidad:

  • Capacidad de deformación más allá del punto de fluencia.
  • Importante para la supervivencia de las estructuras.
  • Relacionada con el acero de refuerzo por flexión.

Este cuestionario explora los métodos de diseño estructural, centrándose en el Método de Esfuerzos Permisibles y el Método de Resistencia Última. Se abordan conceptos fundamentales como las fuerzas internas, esfuerzos permisibles, y el análisis elástico e inelástico. Ideal para estudiantes de ingeniería civil y arquitectura que buscan profundizar en el tema.