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2.2. MÉTODOS DE DISEÑO
MÉTODOS DE DISEÑO Y PLANEACIÓN DE LA ESTRUCTURA
Las especificaciones más importantes en el diseño de estructuras de acero han sido
elaboradas por el Instituto Americano de la Construcción en Acero (AISC), el cual se
encarga de la redacción de las normas y divulgación de los conocimientos que sobre el
uso del acero se va adquiriendo.
Actualmente existen dos métodos para la selección de los miembros de una estructura de
acero. El primero de ellos busca que los esfuerzos unitarios reales que actúan en los
distintos miembros estructurales sean menores que los esfuerzos unitarios permisibles
recomendados por la normativa, todo ello gracias a la introducción de un factor de
seguridad que es lo que caracteriza al método. A este método se le conoce como, Diseño
por esfuerzos permisibles (ASD, Allowable Stress Design) y es el más antiguo.
El segundo método basado en conceptos de probabilidad, fue introducido recientemente
por la AISC. Este método plantea la existencia de los denominados “estados límites” que
son aquellas condiciones en las cuales la estructura deja de cumplir su misión. El
objetivo principal de este método, es proveer a todas las estructuras de acero una
confiabilidad uniforme bajo distintas condiciones de cargas. Hablar de confiabilidad
uniforme de una estructura es equivalente a decir que todos sus miembros componentes,
tienen la misma probabilidad de falla. Esta uniformidad no puede ser alcanzada mediante
el encuadre propuesto por el criterio de tensiones admisibles (ASD). A este método se le
conoce como Diseño del factor de carga y resistencia (LRFD, Load and Resistance
Factor Design).
Los estados límites se dividen en 2 categorías: resistencia y serviciabilidad. El primer
estado tiene que ver con el comportamiento para máxima resistencia dúctil, pandeo,
fatiga, fractura, volteo o deslizamiento; mientras que el segundo estado tiene que ver con
la funcionabilidad de la estructura en situaciones tales como deflexiones, vibraciones,
deformación permanente y rajaduras.
En este método las cargas de trabajo o servicio (Qi) se multiplican por ciertos factores de
carga o de seguridad (λi)
que son casi siempre mayores que 1, de este modo se obtiene
las cargas factorizadas, usadas para el diseño de la estructura. Las magnitudes de los
factores de carga varían dependiendo del tipo de combinación de las cargas.
La estructura se diseña para que tenga una resistencia última de diseño suficiente para
resistir las cargas factorizadas. Esta resistencia se considera igual a la resistencia nominal
del elemento estructural multiplicada por un factor de resistencia (φ) el cual es menor que
1; con éste el proyectista intenta tomar en cuenta las incertidumbres concernientes a la
resistencia de los materiales, dimensiones y mano de obra.
(2.1)
φ Rn ≥ ∑ λi Qi
Como se observa, la resistencia nominal “Rn” es reducida por un factor menor que 1 (φ )
llamado factor de resistencia para obtener la resistencia de diseño, asimismo, las cargas
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