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En el método de diseño por resistencia, la seguridad de las estructuras de hormigón se garantiza utilizando factores de carga y factores de reducción de la resistencia. Se utiliza un factor de carga para aumentar la cantidad de carga aplicada a una estructura para tener en cuenta los aumentos de carga que pueden ocurrir durante la vida útil del edificio. Por otro lado, se utiliza un factor de reducción de la resistencia (normalmente un valor inferior a 1) para reducir la resistencia estimada de los miembros de hormigón para tener en cuenta las incertidumbres del material y los errores de fabricación.
Los factores de reducción de resistencia y los factores de carga se estiman con base en métodos probabilísticos que tienen en cuenta la variabilidad en todos los aspectos de la ingeniería. Hay varios factores de carga según el tipo de carga y la combinación de carga.
ACI 318-19 es Factor de carga Varias combinaciones de carga de posibles cargas aplicadas y Factor de reducción de fuerza Para diversos elementos de hormigón como vigas, columnas y losas.
Tabla de contenido
1. Factor de carga
El factor de carga para cada tipo de carga varía según la precisión de las estimaciones de carga y las variaciones que pueden ocurrir durante la vida útil de la estructura. Las cargas muertas se pueden estimar con precisión, lo que da como resultado un factor de carga más bajo y menos incertidumbre que las cargas vivas.
Sin embargo, este último puede cambiar a lo largo de la vida del elemento y, por lo tanto, tiene un mayor grado de incertidumbre. La Tabla 1, establecida por el Código ACI, proporciona diferentes factores de carga para diferentes combinaciones de carga.
Tabla 1: Diversos factores de carga y combinaciones de carga proporcionados por ACI 318-19 Sección 5.3
Tipo de carga primaria | combinación de carga | Ecuación ACI 318-19 |
Peso muerto | U = 1.4D | 5.3.1a |
carga viva | U = 1.2D + 1.6L + 0.5(Lr o S o R) | 5.3.1b |
Carga viva del techo o carga de nieve o carga de lluvia | U = 1.2D + 1.6(Lr o S o R) + (1.0L o 0.5W) | 5.3.1c |
carga de viento | U = 1.2D + 1.0W + 1.0L + 0.5(Lr o S o R) | 5.3.1d |
terremoto o carga sísmica | U = 1.2D + 1.0E + 1.0L + 0.2S | 5.3.1e |
carga de viento | U = 0.9D + 1.0W | 5.3.1f |
carga sísmica del terremoto | U = 0.9D + 1.0E | 5.3.1g |
Nota
- Considere los efectos de una o más cargas que no actúan simultáneamente para ver si se obtiene la combinación de carga más importante.
- El factor de carga viva en las ecuaciones (5.3.1c a 5.4.1d) se puede reducir a 0,5, excepto en garajes, áreas designadas como lugares de reunión pública y áreas donde la carga viva supera los 4,8 KN/m.2.
- Las cargas vivas tales como cargas vivas concentradas, cargas de vehículos, cargas de grúas, pasamanos, barandas, sistemas de barrera de vehículos, efectos de impacto, efectos de vibración, cuando corresponda, deben incluirse en las ecuaciones según ACI 318-19 Sección 5.3.4 (5.3 .1a a 5.4.1f).
- Si se proporcionan cargas de viento a nivel de servicio, el factor de carga de viento 1 en las ecuaciones (5.3.1d) y (5.3.1e) debe aumentarse a 1,6 según ACI 318-19, sección 5.3.5. La misma sección también establece que un factor de carga de viento de 0,8 reemplaza a 0,5 en la ecuación (5.3.1c).
- Al proporcionar juntas de expansión, juntas de contracción, refuerzo de temperatura y juntas dúctiles, brindamos espacio para diferencias de asentamiento y cambios volumétricos.
- Si hay cargas de fluido presentes, inclúyalas de la siguiente manera:
- Incluya una carga de fluido con un factor de carga de 1.4 en la Ecuación 5.3.1a si la carga de fluido actúa sola o agrega un efecto de carga muerta.
- Si se agrega una carga de fluido a la carga primaria, debe incluirse en las Ecuaciones 5.3.1b a 5.3.1e con un factor de carga de 1.2.
- Si el efecto de carga del fluido es permanente y cancela la carga primaria, se debe incluir un factor de carga de 0.9 en la Ecuación 5.3.1g.
- Ignore la carga de fluido si su presencia es temporal y contrarresta la carga principal.
- Si hay presión lateral de tierra, tenga en cuenta la presión lateral de tierra en la ecuación de combinación de carga de la siguiente manera:
- Calcular el empuje lateral de tierra con un factor de carga de 1,6 cuando actúa solo o cuando se suma al efecto de la carga primaria.
- Incluya un factor de carga de 0.9 si la presión lateral del suelo está presente permanentemente para contrarrestar los efectos de las cargas primarias.
- Ignore la presión lateral de tierra si es temporal y contrarresta el efecto de la carga primaria.
2. Factores de reducción de la fuerza
Se utiliza un factor de reducción de resistencia para reducir la resistencia estimada de la estructura. Es decir, calcula la resistencia de diseño de los elementos de hormigón. Se utiliza para tener en cuenta las incertidumbres materiales, los posibles errores de diseño y construcción.
ACI 318-19 especifica los factores de reducción de la resistencia para varios elementos de concreto, como vigas, columnas y losas, y varias fuerzas que actúan sobre los miembros, como momentos, cortantes y torsiones. La Tabla-2 muestra varios factores de reducción basados en acciones y factores específicos.
Tabla-2: Factores de reducción de resistencia para diversas acciones y elementos de hormigón según ACI 318-19
acción o miembro estructural | factor de reducción de fuerza |
Vigas y losas de tensión controlada | 0.90 |
cortante y torsión de la viga | 0.75 |
columna | 0,65 para tirante, 0,75 para columna espiral de hormigón armado |
cojinete de hormigón | 0,65 |
elemento de hormigón simple | 0,60 |
soporte y ménsula | 0.75 |
Bielas, tirantes, zonas nodales y áreas de apoyo diseñadas según el método de bielas y tirantes | 0.75 |
Anclaje para elementos de hormigón | 0,45 a 0,75 |
Componentes de uniones de elementos prefabricados controlados por la fluencia de elementos de acero a tracción | 0.9 |
zona fija de post tensión | 0.75 |
Propósito del factor de reducción de la fuerza
- Para tener en cuenta las imprecisiones en las ecuaciones de diseño.
- Reflejar la importancia de los elementos estructurales.
- Considere la posible falta de resistencia de los elementos estructurales debido a cambios en la resistencia del material y las dimensiones de los elementos de hormigón.
- Reflejar la ductilidad disponible y la confiabilidad requerida de los miembros estructurales bajo efectos de carga.
Nota
- El elemento de control de compresión tiene un factor de reducción de resistencia de 0,65. Los miembros de control de compresión son frágiles y fallan repentinamente sin mostrar signos de falla, como una deflexión significativa. Además, los elementos controlados por compresión son sensibles a los cambios en las propiedades del hormigón.
- El miembro de tensión controlada es dúctil y muestra signos de falla debido a grietas y grandes deflexiones.
- εt≧0.005 para el controlador de tensión, εt≦0.002 para el controlador de compresión. La zona de transición está entre la sección de compresión y la sección de control de tensión.
- El factor de resistencia de los miembros en la zona de transición se calcula utilizando la fórmula que se muestra en la Figura 1.
- o (c/dt) determina el tipo de sección. sección (c/dt) ≥0.600 se clasifican como frágiles y de sección (c/dt) ≤0.375 sección es dúctil.
Preguntas más frecuentes
El factor de reducción de la resistencia se utiliza para reducir la resistencia estimada de los elementos estructurales, es decir, para calcular la resistencia de diseño de los elementos de hormigón.
1. Explique la imprecisión de las ecuaciones de diseño.
2. Reflejar la importancia de los miembros estructurales.
3. Considere la posibilidad de resistencia insuficiente de los elementos estructurales debido a cambios en la resistencia del material y las dimensiones de los elementos de hormigón.
4. Reflejar la ductilidad disponible y la confiabilidad requerida de los miembros estructurales bajo efectos de carga.
Se utiliza un factor de carga para aumentar la cantidad de carga aplicada a una estructura para tener en cuenta los aumentos de carga que pueden ocurrir durante la vida útil del edificio.
Los factores de carga suelen ser múltiples y dependen del tipo de carga y la combinación de carga. ACI 318-19 proporciona factores de carga y varias combinaciones de carga para las cargas que se pueden aplicar.
La falla de la columna es más importante que la falla de la viga dúctil porque es frágil. Las columnas generalmente están controladas por compresión, mientras que las vigas están controladas por tensión.
Los factores de reducción de resistencia y los factores de carga se estiman con base en métodos probabilísticos que tienen en cuenta la variabilidad en todos los aspectos de la ingeniería.
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