Robert Sexsmith
Profesor Emérito de la Universidad de British Columbia (Canadá).
Dentro del marco de la “2ª Reunión Regional sobre Investigación en Ingeniería Estructural”. Organizó La Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Yucatán en colaboración con la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural y el Colegio de Ingenieros Civiles de Yucatán A. C
Los factores de seguridad de estructuras convencionales están establecidos en códigos y normas, que a su vez están basados en principios de confiabilidad. Comúnmente, estos códigos proponen factores considerando estructuras sujetas a cargas durante su uso normal. Pero ¿qué hacer cuando esta s condiciones no aplican?, como es el caso de la cimbra utilizada para construir un puente, la cual es una estructura sujeta a cargas ambientales durante un periodo de tiempo corto.
Existen distintas maneras de diseñar estructuras temporales, como son: a) Utilizar un alto esfuerzo permisible o un factor de carga bajo, b) Usar un periodo de retorno bajo para las cargas de diseño (por ejemplo, un periodo de retorno de 10 años para la velocidad del viento), entre otros. Tomar una decisión acertada representa un reto para el ingeniero.
Los principales elementos en los que se basa un “análisis de decisión” son: el costo de construcción asociado a un nivel de seguridad, la probabilidad de falla y las consecuencias de que falle la estructura. El costo total de una construcción es función del costo de construcción, así como del costo que genere la falla de la estructura multiplicada por la probabilidad de falla. Este costo de falla de la estructura debe incluir aspectos económicos, así como pérdidas humanas.
Para aplicar estos conceptos, se analizó el puente “El Castor” cuya estructura es una armadura metálica. Esta estructura se “lanza” desde uno de los estribos (apoyos) del puente. Para mantener el equilibrio de la estructura durante el lanzamiento se requiere colocar un lastre en uno de los extremos. ¿Cuánto lastre se debe colocar en el extremo para prevenir que se voltee la sección del puente durante su lanzamiento? Si se aumenta el lastre se incrementa la seguridad, pero también el costo de la estructura. ¿Cuál es el valor óptimo del peso del lastre? El método propuesto en este trabajo de investigación permitió concluir que se debe emplear factores de seguridad similares a los comúnmente empleados en los códigos, aun cuando sea una estructura temporal.
Por otra parte, se analizó el puente atirantado “Alex Fraser”. Este tipo de puente es muy vulnerable durante el proceso constructivo. Algunas preguntas que deben hacerse los ingenieros para diseñar la estructura durante el proceso constructivo son: ¿Cuál es periodo de retorno para las velocidades de viento? ¿Qué factor de carga se debe utilizar? Dado que la construcción tiene una duración de 2 años y se desea considerar una velocidad de viento para un periodo de retorno de 10 años ¿Qué factor de carga se debería utilizar? Se concluyó que para esa estructura el factor de carga óptimo fuese 2.35, lo cual es alto en comparación a los valores típicamente considerados en los códigos.
En este trabajo se concluye que los requerimientos de seguridad deben depender de:
• El tiempo de exposición ante cargas ambientales
• La importancia de la estructura. Es decir, las consecuencias de que falle la estructura.
• El costo requerido para proveer a la estructura de un cierto nivel de seguridad.
• La variabilidad de la resistencia y la carga muerta
• Para los casos estudiados, un periodo de diseño de 10 años es no conservador.
Existen distintas maneras de diseñar estructuras temporales, como son: a) Utilizar un alto esfuerzo permisible o un factor de carga bajo, b) Usar un periodo de retorno bajo para las cargas de diseño (por ejemplo, un periodo de retorno de 10 años para la velocidad del viento), entre otros. Tomar una decisión acertada representa un reto para el ingeniero.
Los principales elementos en los que se basa un “análisis de decisión” son: el costo de construcción asociado a un nivel de seguridad, la probabilidad de falla y las consecuencias de que falle la estructura. El costo total de una construcción es función del costo de construcción, así como del costo que genere la falla de la estructura multiplicada por la probabilidad de falla. Este costo de falla de la estructura debe incluir aspectos económicos, así como pérdidas humanas.
Para aplicar estos conceptos, se analizó el puente “El Castor” cuya estructura es una armadura metálica. Esta estructura se “lanza” desde uno de los estribos (apoyos) del puente. Para mantener el equilibrio de la estructura durante el lanzamiento se requiere colocar un lastre en uno de los extremos. ¿Cuánto lastre se debe colocar en el extremo para prevenir que se voltee la sección del puente durante su lanzamiento? Si se aumenta el lastre se incrementa la seguridad, pero también el costo de la estructura. ¿Cuál es el valor óptimo del peso del lastre? El método propuesto en este trabajo de investigación permitió concluir que se debe emplear factores de seguridad similares a los comúnmente empleados en los códigos, aun cuando sea una estructura temporal.
Por otra parte, se analizó el puente atirantado “Alex Fraser”. Este tipo de puente es muy vulnerable durante el proceso constructivo. Algunas preguntas que deben hacerse los ingenieros para diseñar la estructura durante el proceso constructivo son: ¿Cuál es periodo de retorno para las velocidades de viento? ¿Qué factor de carga se debe utilizar? Dado que la construcción tiene una duración de 2 años y se desea considerar una velocidad de viento para un periodo de retorno de 10 años ¿Qué factor de carga se debería utilizar? Se concluyó que para esa estructura el factor de carga óptimo fuese 2.35, lo cual es alto en comparación a los valores típicamente considerados en los códigos.
En este trabajo se concluye que los requerimientos de seguridad deben depender de:
• El tiempo de exposición ante cargas ambientales
• La importancia de la estructura. Es decir, las consecuencias de que falle la estructura.
• El costo requerido para proveer a la estructura de un cierto nivel de seguridad.
• La variabilidad de la resistencia y la carga muerta
• Para los casos estudiados, un periodo de diseño de 10 años es no conservador.
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