La resistencia de una estructura es la capacidad de ésta de soportar y transmitir cargas sin fallar. Debido a las incertidumbres existentes en el diseño de una estructura, ésta se diseña con una resistencia mayor que la requerida. La relación entre la resistencia de diseño y la requerida se conoce como factor de seguridad, :
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A continuación, se enumeran algunos de los criterios que deben tenerse en cuenta para la determinación del factor de seguridad de una estructura:
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- El tipo (estáticas, dinámicas, cíclicas) y magnitud de las cargas que está previsto actúen sobre la estructura a lo largo de su vida útil.
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- La calidad prevista de la construcción.
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- La calidad de los materiales empleados en la construcción de la estructura.
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- Los efectos producidos por las condiciones medioambientales.
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- La naturaleza del fallo previsto. El fallo gradual permite reforzar la estructura antes de su colapso.
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- Las consecuencias del fallo. Si las consecuencias son catastróficas es necesario incrementar el factor de seguridad.
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- El coste del incremento del factor de seguridad.
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- Los efectos de las simplificaciones utilizadas en el cálculo de la estructura.
El factor de seguridad se aplica de las siguientes formas:
- Las cargas de diseño se obtienen multiplicando las máximas cargas previstas por un factor de seguridad.
Cargas de diseño Máximas cargas previstas |
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- La tensión máxima de trabajo (en régimen elástico) del material se obtiene dividiendo el límite elástico por un factor de seguridad.
Tensión de trabajo en régimen elástico |
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- La tensión máxima de trabajo (en rotura) del material se obtiene dividiendo la tensión última por un factor de seguridad.
Tensión última de trabajo |
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Los elementos estructurales que conforman una estructura se diseñan de forma que actuando sobre ellos las máximas cargas previstas durante su vida útil, la máxima tensión en cualquiera de sus puntos no supere la obtenida aplicando el criterio de plasticidad o de rotura que se haya decidido utilizar.
Los modos más habituales de fallo de una estructura son:
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- Fallo de la estructura debido a una excesiva deformación elástica o viscoelástica de uno o más de los elementos que la constituyen.
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- Fallo de estructuras realizadas con materiales dúctiles debido a la inicialización del proceso de plastificación
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- Fallo de estructuras realizadas con materiales dúctiles debido al colapso plástico
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- Fallo de la estructura por inestabilidad elástica o plástica de alguno de sus elementos
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- Fallo de la estructura por rotura repentina de alguno de sus elementos