El diseño estructural

El diseño estructural

Se define como un conjunto de actividades a desarrollar para determinar las características físicas de una estructura, de manera que sea posible garantizar la absorción de las cargas a las que va a estar sujeta en las diferentes etapas de su vida útil sin sufrir daño alguno; es decir, la función adecuada de una estructura en condiciones de servicio.

Proceso del diseño estructural 1. Estructuración Selección de materiales que componen la estructura para conocer el peso de la misma y sus resistencias.

2. Análisis Determinación de la respuesta de la estructura ante las diferentes acciones a las que será sometida.

a) Modelación.- Se idealiza la estructura por medio de un modelo teórico factible de ser analizado mediante los procedimientos y métodos conocidos del análisis estructural.

(Ejemplos de modelos: vigas, columnas, losas, armaduras, cables, etc.)

Proceso del diseño estructural b) Determinación de las acciones de diseño.- Acciones que actúan en la estructura y, para ello, será necesario conocer los sistemas constructivos, su ubicación y, en general, toda la información que ayude a la determinación de las solicitaciones que puedan, eventual o permanentemente, actuar sobre ella. c) Obtención de los elementos mecánicos de diseño.- Aplicación de los diferentes procedimientos y métodos de cálculo para obtener las fuerzas internas, o elementos mecánicos, tales como fuerzas axiales, cortantes, momentos flexionantes y de torsión.

Proceso del diseño estructural 3. Dimensionamiento.- En esta etapa se obtienen las dimensiones correspondientes al detallar los elementos estructurales que conforman la estructura, además de verificar si ésta cumple con los requisitos de seguridad establecidos.

Seguridad Estructural La respuesta de la estructura está representada por un conjunto de parámetros físicos que describen su comportamiento ante las acciones. La respuesta, por supuesto, debe estar comprendida dentro de ciertos valores llamados límites, para garantizar tanto el adecuado funcionamiento como la estabilidad de la estructura.

• Agrietamientos • Flechas • Vibraciones • Hundimientos • Desplazamientos

horizontales

•Etapa del comportamiento a partir de la cual la respuesta de la estructura se considera inaceptable.

Estado Límite

•Corresponden a situaciones de falla parcial o total de la estructura

Estados Límite de

falla •Se relacionan con situaciones que afectan el correcto funcionamiento de la estructura, pero que no ponen en peligro la estabilidad de la construcción

Estados Límite de servicio

El objetivo que persigue el diseño estructural es NO rebasar los estados limite, de los cuales el estado límite de falla tiene que soportar la combinación de acciones mas desfavorables durante la vida útil de la estructura, mientras que el estado límite de servicio contempla que la estructura funcione correctamente ante la acción de las cargas de operación normales.

El planteamiento de los estados limite conduce en forma directa a lo que se denomina criterio de diseño por resistencia última, en donde se plantea:

Fr (AR) > Fc(AS) Es decir, las resistencias AR se multiplican por un factor de reducción Fr, el cual genera un valor conservador. En el otro lado de la desigualdad, se presentan las fuerzas internas AS obtenidas del análisis, y éstas se multiplican por un factor de carga Fc que toma en cuenta la probabilidad de que el efecto de las acciones se incremente cuando éstas se combinan.

Reglamentos de diseño Reglamentos funcionales.- Éstos son los que fijan los requisitos de seguridad y funcionamiento; el proyectista tiene la libertad para cumplirlos de acuerdo con su criterio y su experiencia. Reglamentos prescriptivos.- Éstos prescriben en todo detalle los procedimientos que deben seguirse para lograr el grado de seguridad deseado.

Reglamentos de diseño ACI.- American Concrete Institute

AISC.- American Institute of Steel Construction

AASHTO .- American Association of State Highway and transportation offcials UBC.- Uniform Building Code

CEB.- Comité Européen Du Betón

En México: RCDF.- Reglamento de Construcciones del Distrito Federal. Normas Técnicas Complementarias: NTC.- Concreto reforzado NTC.- Acero NTC.- Madera NTC.- Mampostería NTC.- Cimentaciones NTC.- Sismo

Clasificación de las acciones

Clasificación de las acciones Acciones permanentes.- Son aquellas que obran en la estructura en forma continua y cuya intensidad se puede considerar no variante con respecto al tiempo. (cargas muertas, empujes estáticos o de líquidos, etc.) Acciones variables.- Son aquellas que obran sobre la estructura con una intensidad variable con respecto al tiempo, pero que alcanzan valores significativos durante periodos grandes. (cargas vivas). Acciones accidentales.- Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la estructura, pero que toman valores muy significativos sólo durante breves periodos en la vida útil de la construcción. (sismo, viento, oleaje, explosiones, etc.)

Sistemas constructivos Un sistema constructivo es el acomodamiento lógico de una serie de materiales para satisfacer un servicio de un elemento estructural determinado, como puede ser: proteger contra los efectos del intemperismo, soportar el peso de los acabados, equipos, instalaciones, etc. Por lo tanto, es posible decir que existen diversos sistemas constructivos que se proyectan para muchos, techos, escaleras, sistemas de apoyo para tinacos, etc.

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS

Losa de azotea

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS

Losa de azotea

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS

Losa reticular de azotea

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Losa reticular de azotea

Losa de azotea

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS

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Losa de entrepiso

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS

Losa aligerada de entrepiso

ANÁLISIS DE CARGAS UNITARIAS Losa aligerada de entrepiso