Aashto Lrfd Bridge Design Specs - Spanish.pdf 1m5z4g
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- Words: 1,315
- Pages: 8
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.1
Evolución de las Metodologías de Diseño
1.2
1. Diseño para Cargas de Servicio (SLD) (Diseño por Esfuerzo Permisible, ASD; o Diseño por Esfuerzos de Trabajo, Trabajo WSD)
Normativa AASHTO LRFD para Diseño de Puentes
» Carga muerta y viva con igual grado de importancia (misma variabilidad) » Supone esfuerzo-deformación lineal elástica en el concreto » fc ≤ 0.40 fc’ » fy ≤ 24 ksi (Grade 60)
Resumen
Evolución de las Metodologías de Diseño 2. Metodología LFD Método de Diseño por Resistencia (Diseño por Factor de Carga, Carga LFD) » Esfuerzo-deformacion no-lineal para el concreto (bloque equivalente rectangular de esfuerzos para facilidad de uso) » Acero de tracción fluye antes del aplastamiento del concreto Æ comportamiento dúctil » Mayor variabilidad en la carga viva que en la carga muerta » Factores de carga arbitrarios Æ 1.3[1.0D + (5/3)(L+I)]
LANAMME - Programa de Capacitación
1.3
Evolución de las Metodologías de Diseño
1.4
3. Metodología LFRD Load and Resistance Factor Design » IIndice di de d confiabilidad fi bilid d consistente i t t para Estado E t d Límite de Resistencia (SLS) » Factores de carga y resistencia calibrados Æ 1.25D + 1.75(L+I)
1
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.5
Normativa AASHTO para Diseño de Puentes z
z
Mayo 1999 “Después p de la reunión de 1999,, descontinuar el mantenimiento del Standard Specifications (excepto por corrección de errores), y proseguir con el mantenimiento de LRFD Specifications.”
1.7
z
z
z
Todos los puentes nuevos en los cuales los Estados inicien la ingeniería g preliminar después p p del 1 de octubre 2007, deberán ser diseñados con la Normativa LRFD. Estados incapaces de cumplir con estas fechas presentarán justificación y un programa para completar la transición a LRFD. Para modificaciones a estructuras existentes, los Estados tendrán la opción de usar la Normativa LRFD o las especificaciones que fueron usadas en el diseño original.
LANAMME - Programa de Capacitación
Votaciones AASHTO sobre normativa LRFD Mayo 1993 “Adoptar el borrador final del documento NCHRP 12-33 como la norma 1993 LRFD Specifications for Highway Bridge Design y considerar para 1995 la eliminación del Standard Specifications vigente.”
Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition,, 2002 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, - Investigación empezó en 1986 - Desarrolloo empezó en 1988 - 1a Edición, 1994 - 2a Edición, 1998 - 3a Edición, 2004 - 4a Edición, 2007 - Disponible en unidades SI y US
Recomendación AASHTO – Plan de Implementación LRFD (2000)
1.6
Objetivo del LRFD
1.8
Desarrollar una normativa de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) comprensiva y consistente que esté calibrada para obtener confiabilidad uniforme (una medición de la seguridad) en el estado límite de resistencia para todos los materiales. La normativa también considera los siguientes estados límite en el proceso de diseño: • Estado Límite de Servicio • Estado Límite de Fatiga y Fractura • Estado Límite para Eventos Extremos
2
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.9
1.10
La calibración consiste de hasta tres pasos:
Calibración Selección de un n conjunto conj nto de γ’s y φ’s para alcanzar un nivel de confiabilidad en una normativa de formato LRFD.
z z
z
1.11
Estados Límite z z
z
Estados Límite de Servicio Estados Límite de Fatiga y Fractura Estados Límite para Eventos Extremos
LANAMME - Programa de Capacitación
Calibración basada en Confiabilidad Calibración o comparación con prácticas anteriores Criterio ingenieril a dosis libre
Calibración LRFD z
Solo los estados límite de resistencia de la Normativa LFRD están calibrados con sustento en la teoría de confiabilidad estructural en donde se requieren datos estadísticos de carga y resistencia.
z
Los otros estados límite están basados en los criterios de diseño del Standard Specifications y/o relacionados con información actualizada.
1.12
3
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.13
Datos Estadísticos
Calibración retrospectiva z z
z
z
Variabilidad en Resistencias » Resistencia a la Compresión del Concreto » Resistencia de fluencia del acero de refuerzo » Geometría de la Sección Transversal » Ubicación del refuerzo
Los otros estados límite están calibrados para rendir elementos de tamaños similares a los obtenidos con la práctica vigente.
1.15
Indice de Confiabilidad β
1.16
• El Indice de Confiabilidad β a alcanzar es un valor único.
Rmean
• Se pueden seleccionar muchas combinaciones diferentes de γ’s y φ’s para alcanzar el mismo Indice de Confiabilidad β.
f(R,Q) Qmean Qn
Variabilidad en Cargas » Tránsito: Carros, Camiones (Diferente Número de Ejes), Ejes) etc etc.
Los estados limite de resistencia de la Normativa LRFD están calibrados para rendir una confiabilidad similar a la de la práctica vigente.
Calibración LRFD
1.14
Rn
γQn φRn
R,Q
LANAMME - Programa de Capacitación
4
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.17
Calibración LRFD
1.18
Calibración LRFD
Rmean
Rmean
f(R,Q)
f(R,Q)
Qmean Qn
Qmean Qn
Rn γQn
Rn
γQn φRn
φRn
R,Q
R,Q
1.19
Calibración LRFD
Calibración LRFD
1.20
Indices de Confiabilidad (R Q)mean (R-Q) 5 4
Beta
βσ
Definición gráfica del índice de confiabilidad β
3 2 1 0 Luz
R-Q
LANAMME - Programa de Capacitación
5
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.21
Especificaciones Unificadas para Diseño de Concreto Reforzado y Presforzado
Cambios Principales z z z
z
Comentario Paralelo Teoría eo a U Unificada cada de del Co Concreto c eto Diseño para Cortante - Teoría Modificada de Campo de Compresión - Modelo Puntal y Tensor - Cortante de Interface (Horizontal) Preesforzamiento Parcial
Otros Cambios Importantes z z z z z z
Estados Límite Factores de Distribución Factores de Carga y Combinaciones Carga Viva Vehicular Carga Dinámica Allowance (IM) Colisión de Navíos
z z z z
z
Enfatiza razgos comunes Elimina duplicación Unifica procedimientos de diseño Promueve el concepto de “concreto estructural estructural” Introduce concreto parcialmente presforzado
1.23
1.24
Notación y Unidades LRFD Std Specs fs′
Norma LRFD fpu
* fsu
fps
fse
fpe
2 fc′ ( psi )
0.0632 fc′ ( KSI )
3 fc′ ( psi )
0.0948 fc′ ( KSI )
6 fc′ ( psi )
0.190 fc′ ( KSI )
7.5 fc′ ( psi )
LANAMME - Programa de Capacitación
1.22
0.24 fc′ ( KSI )
6
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.25
Modificador de Carga, ηi
1.26
LRFD 1.3.2 Para cargas en donde se usa el valor máx. de γI : ηi = ηD ηR ηI ≥ 0.95 Para cargas en donde se usa el valor mín. de γI : ηi = 1 / ( ηD ηR ηI ) ≤ 1.00 donde: ηi = modificador de carga ηD = factor de ductilidad = 1.05 para componentes no-dúctiles = 0.95 para componentes dúctiles ηR = factor de redundancia ηI = factor de importancia operacional
Ecuación LRFD Ecuación LRFD 1.3.2.1-1
∑ηiγ iQi ≤ φRn i
Factor de Ductilidad, ηD
1.27
Factor de Ductilidad, ηD
1.28
LRFD C1.3.3 Este factor está relacionado con el comportamiento estructural, no con el comportamiento del material. Por lo tanto, los componentes de concreto reforzado diseñados adecuadamente se consideran dúctiles, aun cuando el concreto simple es un material frágil.
LANAMME - Programa de Capacitación
7
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.29
Lo que LRFD NO es
Factores de Resistencia Std Specs
LRFD 5.5.4.2
z
Fl ió – RC Flexión
0 90 0.90
0 90 0.90
z
Flexión – PS
1.00
1.00
Cortante – RC
0.85
0.90
Cortante – PS
0.90
0.90
p Compresión
0.70 / 0.75
0.75
Aplastamiento
0.70
0.70
z
z z
1.30
Nuevos estados límite Nuevos y más complejos factores de distribución de carga viva Nuevo diseño unificado para cortante usando teoría modificada de campo de compresión Modelo puntal y tensor para concreto Otras adiciones más en voga hoy día
1.31
Conclusiones z z
z
z
Mejora sobre ASD y LFD Indice de confiabilidad uniforme para estados límite de resistencia Provee un marco para mejoras en el futuro Incorpora procedimientos de diseño actualizados t li d
LANAMME - Programa de Capacitación
8
Enero 2010
1.1
Evolución de las Metodologías de Diseño
1.2
1. Diseño para Cargas de Servicio (SLD) (Diseño por Esfuerzo Permisible, ASD; o Diseño por Esfuerzos de Trabajo, Trabajo WSD)
Normativa AASHTO LRFD para Diseño de Puentes
» Carga muerta y viva con igual grado de importancia (misma variabilidad) » Supone esfuerzo-deformación lineal elástica en el concreto » fc ≤ 0.40 fc’ » fy ≤ 24 ksi (Grade 60)
Resumen
Evolución de las Metodologías de Diseño 2. Metodología LFD Método de Diseño por Resistencia (Diseño por Factor de Carga, Carga LFD) » Esfuerzo-deformacion no-lineal para el concreto (bloque equivalente rectangular de esfuerzos para facilidad de uso) » Acero de tracción fluye antes del aplastamiento del concreto Æ comportamiento dúctil » Mayor variabilidad en la carga viva que en la carga muerta » Factores de carga arbitrarios Æ 1.3[1.0D + (5/3)(L+I)]
LANAMME - Programa de Capacitación
1.3
Evolución de las Metodologías de Diseño
1.4
3. Metodología LFRD Load and Resistance Factor Design » IIndice di de d confiabilidad fi bilid d consistente i t t para Estado E t d Límite de Resistencia (SLS) » Factores de carga y resistencia calibrados Æ 1.25D + 1.75(L+I)
1
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.5
Normativa AASHTO para Diseño de Puentes z
z
Mayo 1999 “Después p de la reunión de 1999,, descontinuar el mantenimiento del Standard Specifications (excepto por corrección de errores), y proseguir con el mantenimiento de LRFD Specifications.”
1.7
z
z
z
Todos los puentes nuevos en los cuales los Estados inicien la ingeniería g preliminar después p p del 1 de octubre 2007, deberán ser diseñados con la Normativa LRFD. Estados incapaces de cumplir con estas fechas presentarán justificación y un programa para completar la transición a LRFD. Para modificaciones a estructuras existentes, los Estados tendrán la opción de usar la Normativa LRFD o las especificaciones que fueron usadas en el diseño original.
LANAMME - Programa de Capacitación
Votaciones AASHTO sobre normativa LRFD Mayo 1993 “Adoptar el borrador final del documento NCHRP 12-33 como la norma 1993 LRFD Specifications for Highway Bridge Design y considerar para 1995 la eliminación del Standard Specifications vigente.”
Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition,, 2002 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, - Investigación empezó en 1986 - Desarrolloo empezó en 1988 - 1a Edición, 1994 - 2a Edición, 1998 - 3a Edición, 2004 - 4a Edición, 2007 - Disponible en unidades SI y US
Recomendación AASHTO – Plan de Implementación LRFD (2000)
1.6
Objetivo del LRFD
1.8
Desarrollar una normativa de Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) comprensiva y consistente que esté calibrada para obtener confiabilidad uniforme (una medición de la seguridad) en el estado límite de resistencia para todos los materiales. La normativa también considera los siguientes estados límite en el proceso de diseño: • Estado Límite de Servicio • Estado Límite de Fatiga y Fractura • Estado Límite para Eventos Extremos
2
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.9
1.10
La calibración consiste de hasta tres pasos:
Calibración Selección de un n conjunto conj nto de γ’s y φ’s para alcanzar un nivel de confiabilidad en una normativa de formato LRFD.
z z
z
1.11
Estados Límite z z
z
Estados Límite de Servicio Estados Límite de Fatiga y Fractura Estados Límite para Eventos Extremos
LANAMME - Programa de Capacitación
Calibración basada en Confiabilidad Calibración o comparación con prácticas anteriores Criterio ingenieril a dosis libre
Calibración LRFD z
Solo los estados límite de resistencia de la Normativa LFRD están calibrados con sustento en la teoría de confiabilidad estructural en donde se requieren datos estadísticos de carga y resistencia.
z
Los otros estados límite están basados en los criterios de diseño del Standard Specifications y/o relacionados con información actualizada.
1.12
3
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.13
Datos Estadísticos
Calibración retrospectiva z z
z
z
Variabilidad en Resistencias » Resistencia a la Compresión del Concreto » Resistencia de fluencia del acero de refuerzo » Geometría de la Sección Transversal » Ubicación del refuerzo
Los otros estados límite están calibrados para rendir elementos de tamaños similares a los obtenidos con la práctica vigente.
1.15
Indice de Confiabilidad β
1.16
• El Indice de Confiabilidad β a alcanzar es un valor único.
Rmean
• Se pueden seleccionar muchas combinaciones diferentes de γ’s y φ’s para alcanzar el mismo Indice de Confiabilidad β.
f(R,Q) Qmean Qn
Variabilidad en Cargas » Tránsito: Carros, Camiones (Diferente Número de Ejes), Ejes) etc etc.
Los estados limite de resistencia de la Normativa LRFD están calibrados para rendir una confiabilidad similar a la de la práctica vigente.
Calibración LRFD
1.14
Rn
γQn φRn
R,Q
LANAMME - Programa de Capacitación
4
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.17
Calibración LRFD
1.18
Calibración LRFD
Rmean
Rmean
f(R,Q)
f(R,Q)
Qmean Qn
Qmean Qn
Rn γQn
Rn
γQn φRn
φRn
R,Q
R,Q
1.19
Calibración LRFD
Calibración LRFD
1.20
Indices de Confiabilidad (R Q)mean (R-Q) 5 4
Beta
βσ
Definición gráfica del índice de confiabilidad β
3 2 1 0 Luz
R-Q
LANAMME - Programa de Capacitación
5
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.21
Especificaciones Unificadas para Diseño de Concreto Reforzado y Presforzado
Cambios Principales z z z
z
Comentario Paralelo Teoría eo a U Unificada cada de del Co Concreto c eto Diseño para Cortante - Teoría Modificada de Campo de Compresión - Modelo Puntal y Tensor - Cortante de Interface (Horizontal) Preesforzamiento Parcial
Otros Cambios Importantes z z z z z z
Estados Límite Factores de Distribución Factores de Carga y Combinaciones Carga Viva Vehicular Carga Dinámica Allowance (IM) Colisión de Navíos
z z z z
z
Enfatiza razgos comunes Elimina duplicación Unifica procedimientos de diseño Promueve el concepto de “concreto estructural estructural” Introduce concreto parcialmente presforzado
1.23
1.24
Notación y Unidades LRFD Std Specs fs′
Norma LRFD fpu
* fsu
fps
fse
fpe
2 fc′ ( psi )
0.0632 fc′ ( KSI )
3 fc′ ( psi )
0.0948 fc′ ( KSI )
6 fc′ ( psi )
0.190 fc′ ( KSI )
7.5 fc′ ( psi )
LANAMME - Programa de Capacitación
1.22
0.24 fc′ ( KSI )
6
Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.25
Modificador de Carga, ηi
1.26
LRFD 1.3.2 Para cargas en donde se usa el valor máx. de γI : ηi = ηD ηR ηI ≥ 0.95 Para cargas en donde se usa el valor mín. de γI : ηi = 1 / ( ηD ηR ηI ) ≤ 1.00 donde: ηi = modificador de carga ηD = factor de ductilidad = 1.05 para componentes no-dúctiles = 0.95 para componentes dúctiles ηR = factor de redundancia ηI = factor de importancia operacional
Ecuación LRFD Ecuación LRFD 1.3.2.1-1
∑ηiγ iQi ≤ φRn i
Factor de Ductilidad, ηD
1.27
Factor de Ductilidad, ηD
1.28
LRFD C1.3.3 Este factor está relacionado con el comportamiento estructural, no con el comportamiento del material. Por lo tanto, los componentes de concreto reforzado diseñados adecuadamente se consideran dúctiles, aun cuando el concreto simple es un material frágil.
LANAMME - Programa de Capacitación
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Diseño de Puentes de Concreto
Enero 2010
1.29
Lo que LRFD NO es
Factores de Resistencia Std Specs
LRFD 5.5.4.2
z
Fl ió – RC Flexión
0 90 0.90
0 90 0.90
z
Flexión – PS
1.00
1.00
Cortante – RC
0.85
0.90
Cortante – PS
0.90
0.90
p Compresión
0.70 / 0.75
0.75
Aplastamiento
0.70
0.70
z
z z
1.30
Nuevos estados límite Nuevos y más complejos factores de distribución de carga viva Nuevo diseño unificado para cortante usando teoría modificada de campo de compresión Modelo puntal y tensor para concreto Otras adiciones más en voga hoy día
1.31
Conclusiones z z
z
z
Mejora sobre ASD y LFD Indice de confiabilidad uniforme para estados límite de resistencia Provee un marco para mejoras en el futuro Incorpora procedimientos de diseño actualizados t li d
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