curso icha

ORGANIZAN: PATROCINAN: 76

Carlos AguirreCarlos AguirreEE--mail:mail: [email protected]@usm.cl

Northridge, 17/01/94

Edificio SantaClarita

Oviatt LibraryCal. StateUniv.

FALLAS FRAGILES

Kobe, 17/ Ene /95Northridge 17/Ene /94

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


Elastic Behavior

Actual Behavior

Bilinear Equivalent

δ

Q

QyQs

δuδmδyδs

Qm

CRITERIO DE DISEÑO

R = Q m/Q s=(Q m/Q y)*(Q y/Q s) = R µ*Ω o

Ductilidad

Sobrerresistencia

CRITERIO DE DISEÑO

Espectro de Diseño


MATERIALES

uu FF yy 55 ksi = 380 MPa55 ksi = 380 MPa

uu FF yeye=R=R yy FF yy

uu FF ueue=R=R tt FF uu

1. 1,2 ≤ Fr/Fy ≤ 1,8

2. Plateau prolongado

3. Soldabilidad

SSPC

, 199

4

1,11,11,11,1Barras y Laminados ASTM A572 Gr. 50Barras y Laminados ASTM A572 Gr. 501,11,11,31,3Barras y Laminados ASTM A572 Gr. 42Barras y Laminados ASTM A572 Gr. 42

1,21,21,31,3Planchas ASTM A36Planchas ASTM A36

1,11,1

1,61,61,41,4

1,51,5RR yy RR ttTIPOTIPO

1,21,2Planchas ASTM A 572Planchas ASTM A 572–– A 588A 588

1,21,2Tubos circulares ASTM A53Tubos circulares ASTM A531,31,3TubosTubos -- ASTM A500, A501ASTM A500, A501

1,21,2Barras y Laminados ASTM A36Barras y Laminados ASTM A36

Parámetro A36 A572N° Datos 36570.0 13536.0

Fymax 72.4 79.5Fymed 49.2 57.6Fymin 36.0 50.0Frmax 88.5 104.0Frmed 68.5 75.6Frmin 58.0 65.0

(Fy/Fr)max 0.9 1.0(Fy/Fr)med 0.7 0.8(Fy/Fr)min 0.5 0.6

REQUERIMIENTOS GENERALES1. Soldaduras De Demanda Critica.- CVN= 20 lb.-pie (-29º C) ;40 lb.-pie (21º C)

§ Soldaduras de penetración completa columna-placa base§ Soldaduras de penetración completa en empalmes de columnas§ Soldaduras en alas de uniones viga-columna§ Soldaduras en placas de corte de uniones viga-columna§ Soldaduras de alma de viga a columna§ Soldaduras de uniones link-columna en marcos excéntricos

2. Zonas Protegidas.-§ Debe repararse las discontinuidades debidas al proceso de fabricación§ Conectores de corte y elementos de sujeción que penetren la viga no se permiten§ Conectores de fachada, de tabiques, de cañerías no se permiten

3. Esbelteces Compactas Sísmicas.- Esbelteces límites mas restrictivas λ ps < λ p .- Lacompacidad requiere conexión continua alas - alma

4. Empalmes en Columnas.-

§ Resistencia mín. soldadura (penetración completa): 200% la resistencia requerida

§ Resistencia mín. empalme alas: 0,5Ry Fy A f (LRFD) – (0,5/1,5) R y Fy A f (ASD)


MODOS DE FALLA

Influyen:

§ Tamaño del grano

§ Composición química

§ Velocidad de deformación

§ Temperatura

§ Estado tensional

§ Espesor pieza

TRANSICIONDUCTIL - FRAGIL

FATT

DB

TT

CLIVAJE

DESLIZAMIENTO

(Mita

d Fi

bros

a m

itad

Gra

nula

r)

AISC -20

Causas de inicio de fractura:§ Defectos de fabricación§ Grietas en soldadura§ Penetración incompleta§ Taladrado

40ºF

Ensayo de Charpy


Marco ExcéntricoMarco ConcéntricoSCBF-OCBF

Marco RígidoSMF-IMF-OMF0,04 - 0,02 - 0,01

SISTEMAS ESTRUCTURALES

Marco Viga Enrejada

MARCOS ESPECIALES (1/3)1. MATERIALES.- CV=20 lb.-pie a 21° C

2. VIGAS.-§ Diseño Viga Débil-Columna Fuerte (con Fye)§ Sismicamente compactas con capacidad M p§ Esbelteces a Pandeo Local: λ ps < λ p

§ Arriostramiento a Volcamiento: L < 2500ry/ F y

3. UNION VIGA - COLUMNA.-§ Deben ser FR§ Desplazamientos Entrepisos > 0,04 rad. (0,03 rad. inelásticos)§ Resistencia a Flexión de Conexión (cara de columna) = 0,8 M p v

§ Resistencia a Corte de Conexión = 2[1,1 R y M p] / L h (LRFD)§ Calificación según Apéndice P (mín. 2 ensayos o precalificadas)§ Extremos de viga de fluencia potencial son zonas protegidas


MARCOSESPECIALES (2/3)

FEMA 350 - Se dispone de:1. Evidencia experimental y analítica para establecer el modo de falla de las conexiones2. Modelos racionales para predecir la resistencia de c/mecanismo de falla3. Estimaciones del desempeño para geometría y propiedades físicas dadas4. Suficiente evidencia estadística para determinar la confiabilidad de una conexión

CONEXIONES MODIFICADAS(3/3)

Engelhardt y Sabol (1996)

θp>0,03 rad. – 20% fallas

Gross et al (2000); Yu et al(1996)

Chi and Uang (2000)

Inwankin y Carter (1996)

Chen et al (1996) – θp > 0,03 rad.

Engelhardt et al (1996)

Zekioglu et al (1996) – θp > 0,03 rad.

RC

RBS


CONEXIONES PRECALIFICADASRequerimientos de Diseño (1/5)

n Todas del tipo FRn Secciones Laminadas y Fabricadas con soldadura de penetración

completa, continua ala-alma (s 8 mm.)n Zona unión protegida (ver requerimientos) un alto de viga mas allá de la

rótula plástica y en la columna 300 mm. sobre y bajo las alas de la vigan Con placas de continuidad: espesores referidos al espesor del ala viga

según:t e/2 (columnas exteriores)t e (columnas interiores)

n Momento Máximo Probable en Rótula:M pr =C pr R y F y Z eC pr=(F y+Fu)/(2Fy) 1,2

CONEXIONES PRECALIFICADAS (2/5)1.- REDUCED BEAM SECTION (RBS)a) LIMITES A VIGAS1. H 36”2. w 300lb/pie (447Kg/m)3. e 1-3/4” (44,5 mm.)4. L/H 7 (SMF) – 5 (IMF)

b) LIMITES A COLUMNAS: (1) del caso anterior

2.- BOLTED END PLATE

a) No atiesada (BUEP)

b) Atiesada (BSEP)


CONEXIONES PRECALIFICADAS (3/5)

WELDED UNREINFORCEDFLANGE (WUF-W)Free Flange (FF)

Michigan Texas, Austin

CONEXIONES PRECALIFICADAS (4/5 )

Welded OR Bolted Flange Plate(WFP or BFP)

California, Berkeley

WCP WBH WTBH se excluyeronpues no presentan ventajas relativasrespecto a otras

DOUBLE SPLIT TEECONNECTION (DST)


CONEXIONES PATENTADAS (5/5)

SIDE PLATECONNECTION(SPC)

SLOTTED WEBCONNECTION(SWC)

COLUMNASCOLUMNAS


4. ZONA PANEL.-§ Usar planchas de continuidad§ Corte de Diseño

§ Resistencia del Panel (Krawinkler)

§ Pandeo Local

MARCOS ESPECIALES (5/6)

t (d z+w z)/90

cbb

pz Vd

Md

MV −+=2

2

1

1

95,095,0

+=

pcb

cfcfpcycVnV tdd

tbtdFV

23160,0φφ

MARCOS ESPECIALES (6/6)

5. COLUMNAS.§ Evitar fluencia, pandeo y formación de rótulas§ Aplicar criterio Viga Débil – Columna Fuerte

§ Usar esbelteces sísmicas a pandeo local cuando la ec. Anterior esmenor que 1,25

SAC-1996

0,1)1,1(*

*

>+

−

=∑∑

∑∑

Vyy

g

ucycc

pb

pc

MZFRA

PFZ

MM


RESPUESTA SISMICA

-600-400-200

0200400600

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20δ [cm]

Q [ton]

uMarco Rígido (6 Pisos)3-Mar-1985, Viña del Mar

uMarco Concéntrico (6 Pisos)3-Mar-1985, Viña del Mar

uMarco Excéntrico (6 Pisos)3-Mar-1985, Viña del Mar

UBC-1997

R =8 (SMF)R =6 (IMF)R =4 (OMF)

R =7 (STMF)

R =6 (SCBF)R =5 (OCBF)

R =8 (EBFc)R =7 (EBFi )

-600-400-200

0

200400600

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20δ [cm]

Q [ton]

-600

-400

-200

0

200

400

600

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20δ [cm]

Q [ton]

∆ adm ≅ 3cm

RIOSTRAS

Ciclo de Histéresisk/lr=124, b/t=12

(Popov, Zayas y Mahin)


Popov3689Tubos Circulares

Astaneh913Secciones L

Bertero1842Tubos Rectangulares

ReferenciaAISC/S. P.NCh-2369Sección

ESBELTECES DE LOS ELEMENTOSPLANOS - ASTM A 36

λ max 133 167

Detalle Probeta 1, Engelhardt

FUSIBLES

CLASIFICACIONuFusibles Cortos

e ≤ 1,6Mp / Vp

u Fusibles Intermedios1,6Mp/ Vp < e < 3Mp/ Vp

u Fusibles Largos3Mp/ Vp ≤ e


ROTACIONES PLÁSTICAS

TIPO Φmin Φmax ΦS.Pr REFERENCIA

Fusibles Cortos 0,016 0,092 0,080 Kasai y Popov

Fusibles Intermedios 0,015 0,040 interpolar Engelh. y Popov

Fusibles Largos 0,014 0,027 0,020 Engelh. y Popov

COMENTARIOS UNIONES Y RIOSTRAS

§ Las uniones clásicas son poco confiables, las unionesmejoradas (electrodos, placas de respaldo, atiesadores decontinuidad y alma soldada), son aptas para marcos nodúctiles. (ordinarios)§ Las uniones modificadas tienen una mayor capacidad de

deformación. Representan una alternativa confiable paramarcos dúctiles. (intermedios y especiales)§ El uso de riostras de baja esbeltez no asegura un buen

comportamiento sísmico de la riostra, mas importanteresultan las esbelteces al pandeo local.§ Debe dejarse un espaciamiento en el gousset para facilitar la

formación de una rótula plástica (2e).§ No es necesario restringir la cota superior de esbeltez mas

allá del límite 200 clásico, a menos que se desee dar masresistencia.


COMENTARIOS FUSIBLES (1/2)§Los Fusibles Cortos son de mejor comportamiento que los

Fusibles Intermedios y estos mejor que los Largos.

§ Fusibles Cortos presentan un comportamiento estable ypredecible prepandéo. Tienen una buena resistencia post-pandeo y post-falla pero no es fácil de predecir. Puedenfracturar la soldadura de las alas al exceder la fluencia.

§Los atiesadores mejoran la resistencia y la ductilidad delfusible.

§La distancia entre atiesadores de fusibles cortos define lacapacidad de rotación, el ángulo límite, para el cual pandea elalma del fusible, permite determinar la distancia:

§ a/t+H/5t = Cb (56/0,03rad - 38/0,06rad - 29/0,09rad)

COMENTARIOS FUSIBLES (2/2)

§Para la distancia entre atiesadores de fusibles largos puedeadoptarse 1,5H (Engelhardt y Popov)

§Se requiere un análisis por capacidad para garantizar que elfusible trabaje. La capacidad de los Fusibles Cortos resulta1,5 Vp. La interacción flexión-corte es despreciable.

§La capacidad de los Fusibles Largos es mayor al MomentoPlástico. Se puede usar como límite el valor 1,5 Mp válidopara vigas. En los fusibles intermedios se puede interpolar.

§La fuerza axial afecta la resistencia al pandéo de los Fusibleslargos. Se recomienda usar esbelteces compactas enpresencia de fuerzas axiales. Debe considerarse lainteracción flexión corte.


DISPOSICIONES DE DISEÑO PARAMARCOS RIGIDOS

FR-PR0,01 rad.4Corrientes (OMRF)

----------7Viga Enrejada (SMTF)

FR-PR0,02 rad.6Intermedios (IMRF)

FR0,03 rad.8Especiales (SMRF)

OBS.θRTIPO DE MARCO

1. RIOSTRAS.1. Esbeltez máxima

2. Pandeo Local: Esbelteces compactas3. Arriostramientos en Tracción y Compresión deben resistir a lo menos

el 30% de la fuerza lateral total en c/eje.2. CONEXIONES

1. Debe tener mas resistencia que la riostra (RyFyAg)2. Debe permitir que se rotule la riostra (M≥1,1RyMp)3. Dar espacio para la formación de una rótula (s ≥ 2t ; t : espesor

gousset)3. COLUMNAS Y VIGAS

1. Deben permanecer elásticos hasta la falla de las riostras2. Soldadura de tope en columnas de penetración completa

4. CONFIGURACIONES ESPECIALES (Chevron – K)

DISPOSICIONES PARA MARCOSCONCENTRICOS (SCBF)

yFE

rkL 87,5≤


DISPOSICIONES PARA MARCOSEXCENTRICOS (EBF)

1. LINKS.1. Deben ser Secciones Compactas (id. SMRF)2. Debe ser adecuadamente atiesado (requerimientos según tipo y

capacidad de rotación)3. La zona fuera del link debe diseñarse como viga-columna

2. UNION VIGA-COLUMNA. Id. Marcos rígidos, proveer restriccióna torsión de la viga. (0,02Fybftf)

3. COLUMNA. Requiere de un diseño por capacidad

SAC-1996

Marcos Excéntricos4 a 32 pisos (5)

Marcos Concéntricos8 a 32 pisos (4)

Marcos Rigidos4 a 20 pisos (5)

DISEÑOS COMPARATIVOS

Se comparó tres marcos de 8 pisos (lejos de los cortes límites),solo hay diferencias en peso en el caso de los Marcos Rígidos, enlos Marcos Arriostrados la diferencia es inferior al 1%

curso icha

Documents

Transcript of curso icha