WSM y LSM son métodos totalmente diferentes de diseño estructural y emplean diferentes métodos de análisis y utilizan diferentes filosofías de diseño. No es correcto comparar ningún parámetro de estos dos métodos de diseño, como los factores de seguridad y sacar conclusiones de estas comparaciones. La forma correcta es comparar los métodos en su totalidad, prestando atención a todos los aspectos involucrados. Tales comparaciones incompletas conducen a deducciones e ideas falsas que no son válidas universalmente.
Algunas de tales comparaciones e ideas que involucran estos dos métodos que son completamente falsas o mitos o que al menos no son válidas universalmente son:
- WSM emplea más factor de seguridad en comparación con LSM tanto en concreto como en acero y, por lo tanto, brinda un diseño más conservador o un diseño más seguro.
- WSM proporciona un mayor tamaño de miembros y / o más cantidad de acero en comparación con LSM.
- WSM resulta ser muy poco económico que el LSM para todos los tipos de diseño de todos los tipos de miembros estructurales.
- La vida de las estructuras diseñadas con WSM es mayor debido a un mayor factor de seguridad y las estructuras importantes se diseñan con WSM por este motivo.
- Las estructuras diseñadas con WSM funcionan satisfactoriamente en criterios de servicio, mientras que las estructuras LSM no lo hacen.
- El método WSM es más fácil de aprender o comprender o es el ‘método básico’ y el aprendizaje de LSM debe estar precedido por el aprendizaje de WSM.
- LSM es elegido y ha reemplazado a WSM solo debido a la mayor economía ofrecida por LSM en el diseño.
Los principales puntos de diferencia entre WSM y LSM que se relacionan con su método de análisis y filosofías de diseño son:
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- WSM trata con cargas de trabajo o cargas que actúan sobre la estructura en condiciones normales de trabajo. Por lo tanto, no se utiliza ningún factor de seguridad para las cargas.
- LSM trata con fallas en estado límite, es decir: condiciones de cargas excesivas que actúan sobre la estructura. Por lo tanto, se utilizan factores de seguridad parciales para acentuar las cargas de trabajo. Estos factores de seguridad parciales se seleccionan en base a estimaciones probabilísticas.
- WSM utiliza un análisis más simplificado sin tener en cuenta las relaciones exactas de tensión-esfuerzo o las compatibilidades, por lo tanto, emplea factores de seguridad para reducir la resistencia del material de manera adecuada según el criterio de ingeniería. Los factores generalmente tomados son 3 para concreto y 1.8–1.9 para acero.
- LSM también reduce la resistencia del material, pero los factores de seguridad parciales wrt resistencia del material son menores que WSM debido a un análisis más exacto que emplea el modo de falla realizable / visualizable y predecible y debido a la existencia de factores de seguridad probabilísticos ya utilizados para acentuar las cargas. Los factores de seguridad parciales generalmente tomados son 1.5 para concreto y 1.15 para acero.
Echemos un vistazo a la filosofía de diseño de WSM y LSM y sus diferencias al considerar los diferentes factores involucrados:
- En el diseño LSM, aunque el factor de seguridad parcial wrt concreto es 1.5, el esfuerzo máximo en fibras extremas es 0.45 * Fck. Este factor de 0,45 tiene en cuenta la desviación de las condiciones de campo de las condiciones de laboratorio además del factor de seguridad parcial. Tal desviación se tiene en cuenta en el diseño por WSM solo por el factor de seguridad y no se utiliza ningún otro factor.
- En LSM, la tensión máxima en concreto para cargas finales es 0.45 * fck. Para cargas de trabajo resultaría ser 0.30 * fck. En el caso de WSM este estrés es 0.33 * fck. Por lo tanto, en el sentido general, la resistencia del concreto se subestima un poco más en LSM en comparación con WSM y hay un poco más de FOS disponible en concreto en LSM que en WSM.
- En LSM, el factor de seguridad parcial wrt steel es 1.15 y FOS wrt steel en WSM es alrededor de 1.7–1.8. La tensión máxima en acero para cargas finales es 0.87 * fy. Para cargas de trabajo resulta ser 0.57fy. Esto es un poco más que el estrés permitido en WSM, que es alrededor de 0.55 * fy. Por lo tanto, en el sentido general, la resistencia del acero está ligeramente sobreestimada en LSM en comparación con WSM y un poco menos de FOS está disponible en acero wrt en LSM que WSM.
- En el diseño de columnas, para la misma carga, el diseño de LSM proporciona un tamaño de columna ligeramente mayor y un menor porcentaje de acero que WSM porque, en comparación con WSM, en LSM se subestima la resistencia del hormigón y se sobreestima la resistencia del acero.
- En el diseño de vigas, para el mismo momento, la contribución del hormigón a la resistencia al momento es mayor en LSM que en WSM. Esto se debe a la mayor profundidad del eje neutro y la curva de tensión parabólica en LSM, que tiene más área en comparación con la curva de tensión triangular y menos profundidad de eje neutral en WSM. Por lo tanto, la resistencia del concreto se sobreestima en el análisis en LSM y la resistencia del acero se subestima ligeramente en LSM en comparación con WSM.
- Por lo tanto, en el diseño de vigas para el mismo momento, el diseño LSM daría un tamaño ligeramente menor (menor profundidad efectiva) en comparación con WSM y más cantidad de acero que WSM. Esto es así porque la resistencia del concreto se sobreestima y la resistencia del acero se subestima en LSM en comparación con WSM en el diseño de vigas.
- Tales diferencias en el tamaño o la cantidad de acero utilizado en el diseño en diferentes miembros, como vigas y columnas que se producen debido al uso de WSM o LSM, son solo marginales y no afectan el tamaño o la apariencia de la estructura.
- Incluso los ingenieros estructurales expertos no pueden señalar si LSM o WSM han diseñado una viga o una columna o losa simplemente mirando la estructura.
- La diferencia que tal diseño trae en la economía del proyecto es mínima y el diseño LSM en realidad puede resultar un poco más antieconómico que WSM (esto generalmente ocurre en el diseño de vigas). Por lo tanto, la economía nunca es la razón por la cual LSM se elige sobre WSM y lo ha reemplazado gradualmente.
- LSM ha reemplazado WSM debido a su filosofía de diseño más aceptable y su modo de falla más realizable junto con un análisis más cercano a la realidad en comparación con WSM.
- Aunque los miembros de WSM diseñan miembros ligeramente más rígidos que LSM, incluso las estructuras de LSM están hechas para satisfacer las provisiones de servicio, antes de que sean aceptadas.
- Aunque algunas estructuras importantes están diseñadas con WSM, como tanques de agua y estructuras pretensadas, etc., debido a los criterios de servicio incorporados. También pueden diseñarse usando LSM empleando criterios de servicio adecuados por separado.
- Es incorrecto suponer que el diseño de WSM tiene una vida larga inherentemente. La vida de una estructura no depende de la reserva o el exceso de resistencia o el método de diseño. Dichas percepciones prevalecen porque las estructuras antiguas (100 años) diseñadas usando WSM se ven en pie hoy en día, mientras que las estructuras diseñadas por LSM aún no han demostrado su longevidad, lo que lo harán, después de otros 100 años.
- WSM y LSM son filosofías completamente diferentes y la idea de que se requiere el conocimiento de uno para comprender al otro es completamente absurda. De hecho, en lugares fuera de la India, WSM se ha eliminado por completo, incluso de académicos y aprenden directamente LSM.
