Notas de apoyo. Curso de confiabilidad estructural

Abstract

En el análisis y diseño de las estructuras hay muchas incertidumbres inherentes. Variable como la carga externa o la capacidad y resistencia de los elementos estructurales, y de la estructura misma, deben ser consideradas como variables aleatorias con incertidumbre. Esto es, en el momento del diseño de la estructura no se sabe con precisión los valores como la velocidad máxima del viento, la aceleración del terreno o el esfuerzo de fluencia del acero. Cuando, por ejemplo, se analiza y diseña un puente es necesario definir la carga viva de diseño, pero ¿de qué depende la magnitud de dicha carga en un momento dado?, ¿cuál es el valor preciso que se considerará?, etcétera. No es posible contestar de manera precisa estas preguntas. De esta forma, cuando se diseña un sistema estructural no es posible lograr la condición de probabilidad de falla nula, no hay control completo de todas las variables. Por lo tanto, se debe diseñar al sistema para que dicha probabilidad de falla sea finita y controlada para predecir adecuadamente su comportamiento. Así, las estructuras se deben diseñar para un determinado nivel de seguridad que, obviamente, conlleva un determinado riesgo. Por ejemplo, en las NTC (Normas Técnicas Complementarias) del RCDF (Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, RCDF 2004) se definen los estados límite de servicio y seguridad a través de restricciones en los desplazamientos de entrepiso, resistencias mínimas, etcétera. Muchos de estos valores fueron definidos considerando las diferentes incertidumbres, formando criterios de diseño basados en confiabilidad. La estimación de la influencia de las incertidumbres presentes en el diseño de una estructura proporciona información adicional sobre la seguridad de ésta. De esta forma, si al analizar un edificio se determina el desplazamiento máximo que tendrá ante una determinada carga, cuando se obtiene su confiabilidad se puede indicar cuál es la probabilidad que este desplazamiento supere cierto límite. La estimación de la confiabilidad estructural complementa la información que tenemos sobre el comportamiento del sistema, por lo que ayuda a tomar mejores decisiones sobre sus procesos de análisis y diseño. En el primer capítulo se plantea el objetivo, la necesidad y organización del trabajo. En el capítulo dos, se describe el marco teórico y se definen las incertidumbres y confiabilidad. En el capítulo tres se toca el tema de la probabilidad y estadística. En el capítulo cuatro se estudian las funciones de va. Los modelos de carga y resistencia se tocan en los capítulos 5 y 6 y por último, las técnicas de simulación y confiabilidad se tratan en los capítulos 7 y 8.