diseño nuevo código lrfd por msc.ing. sergio obregón

Diseño con las Especificaciones AISC Diseño con las Especificaciones AISC 2005 y la 13ava. Edición del Manual de 2005 y la 13ava. Edición del Manual de

Construcciones de AceroConstrucciones de Acero

OBJETIVOSOBJETIVOS

Presentar las nuevas Especificaciones Presentar las nuevas Especificaciones 2005 a la comunidad de diseñadores. 2005 a la comunidad de diseñadores.

Coordinar a todos los diseñadores bajo Coordinar a todos los diseñadores bajo una misma norma para el diseño de una misma norma para el diseño de estructuras de acero.estructuras de acero.

Resaltar lo nuevo y lo que permanece Resaltar lo nuevo y lo que permanece igual en las nuevas especificaciones.igual en las nuevas especificaciones.

Que se hizo mal?Que se hizo mal?

Inconsistencias entre varias normasInconsistencias entre varias normas

ASD fue la primera norma estandar de ASD fue la primera norma estandar de 1961.1961.

La organización ASD fue actualizada en La organización ASD fue actualizada en 1989 pero no su contenido.1989 pero no su contenido.

El LRFD aunque ha sido actualizado El LRFD aunque ha sido actualizado regularmente, no ha sido utilizado regularmente, no ha sido utilizado ampliamente.ampliamente.

Que se hizo bien?Que se hizo bien?

Las estructuras de acero diseñadas por el Las estructuras de acero diseñadas por el ASD o el LRFD son seguras, económicas ASD o el LRFD son seguras, económicas y fáciles de diseñar.y fáciles de diseñar.La meta para las especificaciones AISC 2005:La meta para las especificaciones AISC 2005:– Juntar a todos los diseñadores bajo una misma Juntar a todos los diseñadores bajo una misma

norma de diseño. norma de diseño. – Continuar haciendo las estructuras de acero seguras, Continuar haciendo las estructuras de acero seguras,

económicas y fáciles de diseñar.económicas y fáciles de diseñar.

Que se ha logrado?Que se ha logrado?

Unificar las especificaciones de diseño.Unificar las especificaciones de diseño.

Actualizar el conocimiento y la practica.Actualizar el conocimiento y la practica.

Un acercamiento coordinado a todas las Un acercamiento coordinado a todas las normas.normas.

Consistencia con otras normas tales como el Consistencia con otras normas tales como el ASCE 7, IBC, o el NFPA.ASCE 7, IBC, o el NFPA.

Establecer la etapa para un ciclo de Establecer la etapa para un ciclo de actualización real.actualización real.

Los resultadosLos resultados

Especificaciones AISCEspecificaciones AISC

Especificaciones AISCEspecificaciones AISC

Especificaciones 2005Especificaciones 2005

Que es lo que se tendrá?Que es lo que se tendrá?– Tratamiento unificado entre el ASD y LRFDTratamiento unificado entre el ASD y LRFD– Uso consistente de las ecuaciones de esfuerzo y Uso consistente de las ecuaciones de esfuerzo y

resistencia.resistencia.– Factores de seguridad para ser usados con las Factores de seguridad para ser usados con las

combinaciones ASCE 7 ASD.combinaciones ASCE 7 ASD.– Factores de resistencia para ser usados con las Factores de resistencia para ser usados con las

combinaciones ASCE 7 LRFD.combinaciones ASCE 7 LRFD.

Especificaciones AISC 2005Especificaciones AISC 2005

Declaración del comité de las Declaración del comité de las especificaciones del AISC:especificaciones del AISC:Desarrollar las especificaciones Desarrollar las especificaciones practica-orientada para edificios practica-orientada para edificios de acero estructural que de acero estructural que proporciona por:proporciona por:– Seguridad de vidaSeguridad de vida– Sistema de edificación Sistema de edificación

económico.económico.– Un predecible comportamiento Un predecible comportamiento

y respuesta.y respuesta.– Uso eficiente.Uso eficiente.


Sustituye al LRFD del 27 de Sustituye al LRFD del 27 de diciembre de 1999, las diciembre de 1999, las especificaciones ASD y diseño especificaciones ASD y diseño plástico del 1 de junio de 1989, plástico del 1 de junio de 1989, incluyendo suplemento No. 1, etc.incluyendo suplemento No. 1, etc.


Alcances:Alcances:

– Aplicará al diseño de sistemas de acero estructural, donde los Aplicará al diseño de sistemas de acero estructural, donde los elementos de acero son definidos en el código del AISC de elementos de acero son definidos en el código del AISC de practica normal para edificios de acero y puentes, sección 2.1practica normal para edificios de acero y puentes, sección 2.1

– Criterio establecido para el diseño, fabricación y erección de Criterio establecido para el diseño, fabricación y erección de edificios de acero estructural y otras estructuras.edificios de acero estructural y otras estructuras.


CONTENIDOCONTENIDO

SimbologíaSimbología

GlosarioGlosario

A.A. Requerimientos Generales.Requerimientos Generales.

B.B. Requerimientos de Diseño.Requerimientos de Diseño.

C.C. Análisis de estabilidad y diseño.Análisis de estabilidad y diseño.


D.D. Diseño de Miembros a Tensión.Diseño de Miembros a Tensión.

E.E. Diseño de Miembros a Compresión.Diseño de Miembros a Compresión.

F.F. Diseño de Miembros a Flexión.Diseño de Miembros a Flexión.

G.G. Diseño de Miembros a Cortante.Diseño de Miembros a Cortante.

H.H. Diseño de Miembros a Fuerzas Diseño de Miembros a Fuerzas Combinadas y Torsión.Combinadas y Torsión.

I.I. Diseño de Miembros compuestos.Diseño de Miembros compuestos.


J.J. Diseño de Conexiones.Diseño de Conexiones.

K.K. Diseño de conexiones de miembros HSS Diseño de conexiones de miembros HSS y cajas.y cajas.

L.L. Diseño por Serviceabilidad.Diseño por Serviceabilidad.

M.M. Fabricación, Erección, y Control de Fabricación, Erección, y Control de calidad.calidad.


APENDICESAPENDICES1)1) Análisis y diseño inelástico.Análisis y diseño inelástico.

2)2) Diseño por sobrecargas de techo (Ponding).Diseño por sobrecargas de techo (Ponding).

3)3) Diseño por fatiga.Diseño por fatiga.

4)4) Diseño estructural para condiciones de fuego.Diseño estructural para condiciones de fuego.

5)5) Evaluación de estructuras existentes.Evaluación de estructuras existentes.

6)6) Arriostres de estabilidad para Vigas y Columnas.Arriostres de estabilidad para Vigas y Columnas.

7)7) Método de análisis directo.Método de análisis directo.

Comentarios AISC 2005Comentarios AISC 2005

Completamente reescritos.Completamente reescritos.– Contenido históricoContenido histórico– Clarificación detallada.Clarificación detallada.

Notas del usuarioNotas del usuario– BreveBreve– Directo, guías claras.Directo, guías claras.– Destaca situaciones mas comunes.Destaca situaciones mas comunes.

Bases del Diseño Bases del Diseño

Acero es acero: éste no sabe por cual Acero es acero: éste no sabe por cual método ha sido diseñado.método ha sido diseñado.

Factores de Unificación.Factores de Unificación.– Los mismos estados limites deben ser considerados para todas Los mismos estados limites deben ser considerados para todas

las filosofías de diseño.las filosofías de diseño.– La resistencia nominal es la misma para todas las filosofías de La resistencia nominal es la misma para todas las filosofías de

diseño.diseño.– Puede haber una relación directa entre los factores de reducción Puede haber una relación directa entre los factores de reducción

y los factores de seguridad.y los factores de seguridad.

Bases del Diseño Bases del Diseño Ya no existe más ASD vs. LRFDYa no existe más ASD vs. LRFD

Bases del DiseñoBases del Diseño

Definiciones importantes.Definiciones importantes.– Resistencia requerida;Resistencia requerida;

ASD, RASD, Raa

LRFD, RLRFD, Ruu

– Resistencia nominal, RResistencia nominal, Rnn

– Resistencia disponible;Resistencia disponible;Resistencia Permisible, RResistencia Permisible, Rn n / /

Resistencia de diseño, Resistencia de diseño, RRn n


B2.4 Para el ASD, el diseño deberá realizarse de B2.4 Para el ASD, el diseño deberá realizarse de acuerdo con:acuerdo con:

RRaa R Rn n / / RRa a == Resistencia requerida (ASD)Resistencia requerida (ASD)

RRnn== Resistencia nominal (especificada en los capítulos C Resistencia nominal (especificada en los capítulos C hasta K )hasta K )

== Factor de seguridad (especificada en los capítulos C Factor de seguridad (especificada en los capítulos C hasta K )hasta K )

RRn n / / = = Resistencia Permitida = Resistencia nominal / Resistencia Permitida = Resistencia nominal / Factor de seguridad.Factor de seguridad.


B2.3 Para el LRFD, el diseño deberá realizarse de B2.3 Para el LRFD, el diseño deberá realizarse de acuerdo con:acuerdo con:

RRuu RRn , n , , , dondedonde

RRu u == Resistencia requerida (LRFD)Resistencia requerida (LRFD)

RRnn== Resistencia nominal (especificada en los capítulos C Resistencia nominal (especificada en los capítulos C hasta K )hasta K )

== Factor de resistencia (especificada en los capítulos Factor de resistencia (especificada en los capítulos C hasta K )C hasta K )

RRn n = = Resistencia de diseño = Factor de resistencia Resistencia de diseño = Factor de resistencia ( Resistencia nominal).( Resistencia nominal).


Resistencia a tensión del estado limite de Resistencia a tensión del estado limite de fluencia.fluencia.

PPnn = F = Fy y AAg g

t t = 0.90 (LRFD) = 0.90 (LRFD) t t =1.67 (ASD) =1.67 (ASD)

Aplicación de las bases de Aplicación de las bases de diseñodiseño

ASD ASD

Resistencia requerida Resistencia requerida Resist. permisible Resist. permisible

PPaa P Pnn / / t t = F= Fyy A Ag g // t t

Aplicación de las bases de Aplicación de las bases de diseñodiseño

LRFD LRFD

Resistencia requerida Resistencia requerida Resist. de Diseño Resist. de Diseño

PPuu t t PPn n = = t t FFyy A Ag g

Esfuerzo Permisible vs. Esfuerzo Permisible vs. Resistencia PermisibleResistencia Permisible

La capacidad del miembro es siempre La capacidad del miembro es siempre dada como resistencia nominal:dada como resistencia nominal:

PPnn = F = Fy y AAg g

Resistencia permisible:Resistencia permisible:

PPnn / / t t = F= Fyy A Ag g // t t

Esfuerzo Permisible vs. Esfuerzo Permisible vs. Resistencia PermisibleResistencia Permisible

Esfuerzo permisible:Esfuerzo permisible:

FFaa = F= Fyy // t t = F= Fyy // 1.67=0.6 F1.67=0.6 Fy y

Resistencia permisible:Resistencia permisible:

PPaa = 0.60 F= 0.60 Fyy A Ag g

Factores de SeguridadFactores de Seguridad

En 1986 el LRFD fue calibrado con el ASD En 1986 el LRFD fue calibrado con el ASD en en

L / D = 3L / D = 3

El factor de carga efectivaEl factor de carga efectiva

1.2 D + 1.6 L = 1.2 D + 1.6 L = ( D + L ) ( D + L )

= 1.5= 1.5

Factor de Carga EfectivaFactor de Carga Efectiva


Resolviendo para Resolviendo para nos da: nos da:

= 1.5 = 1.5 //

• Esta relación es utilizada en toda la Esta relación es utilizada en toda la especificación.especificación.

Cargas y combinaciones de cargaCargas y combinaciones de cargaASCE 7-02ASCE 7-02

Cargas.Cargas.– L = Carga VivaL = Carga Viva

– LLrr = Carga Viva de techo = Carga Viva de techo

– W = VientoW = Viento– D = MuertaD = Muerta– S = NieveS = Nieve– E = TerremotoE = Terremoto

Diferencias entre ASD y LRFDDiferencias entre ASD y LRFD

La sección 2.4 del ASCE 7-02 combina las La sección 2.4 del ASCE 7-02 combina las cargas nominales utilizando diseño por cargas nominales utilizando diseño por esfuerzos permisibles. esfuerzos permisibles. Combinaciones básicas.Combinaciones básicas.Cargas ( AISC ASD ).Cargas ( AISC ASD ).– D D – D + L D + L – D + 0.75 L + 0.75 WD + 0.75 L + 0.75 W– 0.60 D + 0.7 E0.60 D + 0.7 E

Diferencias entre ASD y LRFDDiferencias entre ASD y LRFD

La sección 2.3 del ASCE 7-02 combina las La sección 2.3 del ASCE 7-02 combina las cargas factoradas utilizando diseño por cargas factoradas utilizando diseño por resistencia. resistencia. Combinaciones básicas.Combinaciones básicas.Cargas ( AISC LRFD ).Cargas ( AISC LRFD ).– 1.4 D 1.4 D – 1.2 D + 1.6 L + 0.5( L1.2 D + 1.6 L + 0.5( Lrr ó S ó R) ó S ó R) – 1.2 D + 1.6 W + 0.50 L1.2 D + 1.6 W + 0.50 L– 1.20 D + 1.0 E + L + 0.2 S1.20 D + 1.0 E + L + 0.2 S

Estados límitesEstados límites

Para cada tipo de miembro, la nueva Para cada tipo de miembro, la nueva especificación identifica cada uno de los especificación identifica cada uno de los estados límites a ser comprobado.estados límites a ser comprobado.

Todos los modos de falla apropiados Todos los modos de falla apropiados serán identificados.serán identificados.

Se reducirán los errores.Se reducirán los errores.


Todo diseño es basado en el chequeo de Todo diseño es basado en el chequeo de los estados limites.los estados limites.

El LRFD y el ASD siempre han El LRFD y el ASD siempre han considerado estados límites.considerado estados límites.

El ASD los lleva implícitamente.El ASD los lleva implícitamente.

El LRFD los lleva explícitamente.El LRFD los lleva explícitamente.

Proceso de diseño de losProceso de diseño de los estados límites estados límites

Determine el estado limite aplicable Determine el estado limite aplicable ( Modos de falla).( Modos de falla).

Determine la resistencia requerida por Determine la resistencia requerida por cada estado límite( ASD ó LRFD).cada estado límite( ASD ó LRFD).

Determine la resistencia nominal.Determine la resistencia nominal.

Determine la aceptación para cada estado Determine la aceptación para cada estado límite.límite.Los niveles de confiabilidad y seguridad son establecidos por cada Los niveles de confiabilidad y seguridad son establecidos por cada especificación.especificación.


Estado límite de servicio ( Deflexiones)Estado límite de servicio ( Deflexiones)

Estado límite de resistencia.Estado límite de resistencia.– FluenciaFluencia– RupturaRuptura– PandeoPandeo– OtrosOtros

Muchos de estos estados límites por resistencia, son representados Muchos de estos estados límites por resistencia, son representados por las especificaciones con calificadores.por las especificaciones con calificadores.

SeguridadSeguridad

ASDASD– La seguridad es establecida mediante los factores de La seguridad es establecida mediante los factores de

seguridad.seguridad.– Los factores de seguridad son independientes del tipo Los factores de seguridad son independientes del tipo

de carga.de carga.

LRFDLRFD– La seguridad es establecida mediante los factores de La seguridad es establecida mediante los factores de

carga y resistencia.carga y resistencia.– Los factores de carga varían con el tipo de carga y la Los factores de carga varían con el tipo de carga y la

combinación de carga.combinación de carga.

El Manual de El Manual de Construcciones de Construcciones de Acero, 13ava. Acero, 13ava. Edición.Edición.

El Manual de Construcciones de Acero, 13ava. El Manual de Construcciones de Acero, 13ava. Edición.Edición.

1)1) Dimensiones y propiedades.Dimensiones y propiedades.

2)2) Consideraciones generales de diseño.Consideraciones generales de diseño.

3)3) Diseño de miembros a flexiónDiseño de miembros a flexión

4)4) Diseño de miembros a Compresión.Diseño de miembros a Compresión.

5)5) Diseño de miembros a Tensión.Diseño de miembros a Tensión.

6)6) Diseño de miembros sujetos a cargas Diseño de miembros sujetos a cargas combinadas.combinadas.

7)7) Consideraciones de diseño para pernos.Consideraciones de diseño para pernos.

Nuevo

Nuevo

Nuevo


8)8) Consideraciones de diseño para soldaduraConsideraciones de diseño para soldadura9)9) Diseño de elementos conectados.Diseño de elementos conectados.10)10) Diseño de conexiones a cortante simple.Diseño de conexiones a cortante simple.11)11) Diseño de conexiones a momento flexible Diseño de conexiones a momento flexible

(FMC).(FMC).12)12) Diseño de conexión totalmente restringida Diseño de conexión totalmente restringida

por momento (FR).por momento (FR).13)13) Diseño de conexiones arriostradas y Diseño de conexiones arriostradas y

conexiones de armaduras.conexiones de armaduras.


14)14) Diseño de placas de asiento en vigas, Diseño de placas de asiento en vigas, placas de base, varillas de anclajes, y placas de base, varillas de anclajes, y traslapes en columnas.traslapes en columnas.

15)15) Diseño de conexiones enganchadas(tipo Diseño de conexiones enganchadas(tipo hanger) , placas de ménsulas, hanger) , placas de ménsulas, conexiones viga de rielconexiones viga de riel

16)16) Especificaciones y códigos.Especificaciones y códigos.

17)17) Datos varios e información matemática.Datos varios e información matemática.


Cambios desde la tercera edición del LRFD.Cambios desde la tercera edición del LRFD.

Los capítulos 3 y 5 se cambiaron de orden.Los capítulos 3 y 5 se cambiaron de orden.

Cambios organizacionales de ambos manuales Cambios organizacionales de ambos manuales anteriores.anteriores.

– El nuevo manual es principalmente tablas.El nuevo manual es principalmente tablas.– Los ejemplos de diseño están incluidos en un CD.Los ejemplos de diseño están incluidos en un CD.– El CD viene con el Manual.El CD viene con el Manual.


Que hay de nuevo?Que hay de nuevo?– Un índice mejoradoUn índice mejorado– Nuevas formas ASTM A6.Nuevas formas ASTM A6.– Tablas de Resistencia para HSS ( hollow struct. Tablas de Resistencia para HSS ( hollow struct.

Sect).Sect).– Valores ASD y LRFD.Valores ASD y LRFD.– Tablas de compresión de ángulos simples.Tablas de compresión de ángulos simples.– Tablas de compresión HSS rellenasTablas de compresión HSS rellenas. . ( nuevo ASD)( nuevo ASD)– Tablas de Tensión axial. ( nuevo ASD)Tablas de Tensión axial. ( nuevo ASD)– Tablas de combinaciones de cargas. ( nuevo ASD)Tablas de combinaciones de cargas. ( nuevo ASD)– Conexiones de placas.Conexiones de placas.

HEMOS INCLUIDO DENTRO DE EL CD HEMOS INCLUIDO DENTRO DE EL CD UNA COPIA DEL MANUAL DEL AISC UNA COPIA DEL MANUAL DEL AISC 2005, PARA QUE USTEDES PUEDAN 2005, PARA QUE USTEDES PUEDAN VER LOS CAMBIOS Y PROFUNDIZAR VER LOS CAMBIOS Y PROFUNDIZAR EN ESTE TEMA.EN ESTE TEMA.

MUCHAS GRACIAS!MUCHAS GRACIAS!

diseño nuevo código lrfd por msc.ing. sergio obregón

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