S - Diseño Sismo-Resistente en Acero_Abril 2010

7/31/2019 S - Diseo Sismo-Resistente en Acero_Abril 2010

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Especializacin en ingeniera

Estructural & Sismorresistente

Diseo Sismorresistente en Acero - Gua de Aplicacin

Elaborado por.Ing. Eliud HernndezDealer CSI - VenezuelaVicepresidente INESA C.A.58-412-2390553.

Dealer CSIVenezuela

Caracas, Abril 2010

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Diseo Sismo-Resistente en Acero

ANSI/AISC 360-05 Specification for Structural Steel Buildings

Normas y Cdigos de Diseo de Estructuras de Acero

ANSI/AISC 341-05 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings

ANSI/AISC 358-05 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications

AISC LRFD-99 Load Resistance Factor Design

AISC ASD-01 Allowable Stress Design

AISC Steel Design Guide (Second Edition)


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Normas y Cdigos de Diseo de Estructuras de Acero

FEMA 350Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment- Frame Buildings FEMA 351

e

commen e e sm c va ua on an pgra e r er a or Existing Welded Steel Moment-Frame Buildings FEMA 352Recommended Postearthquake Evaluation and Repair Criteria for

Welded Steel Moment-Frame Buildings FEMA 353Recommended Specifications and Quality Assurance Guidelines for Steel Moment-Frame Construction for Seismic Applications


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Filosofia del Diseo Estructural Sismo-resistente Establecer un Diseo Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frgiles yPropiciar Mecanismos Dctiles.

Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementosFusibles que entrarn en cedencia durante un evento ssmico.

Los elementos Fusibles deben ser capaces de desarrollar incursiones.

Disear el resto de los elementos del sistema resistente a sismo con lacondicin de que permanezcan en el rango elstico al presentarse lasfallas dctiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles.

Las Conexiones de los elementos Fusibles deben ser diseadas enfuncin a la capacidad inelstica esperada de los mismos.

Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente a sismodeben ser diseadas para las fuerzas que se producen al presentarse lasfallas ductiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles


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Diseo Sismo-Resistente en Acero Casos y Combinaciones de Carga

(1) 1.4 CP(2) 1.2 CP + 1.6 CV + 0.5 CVt(3) 1.2 CP + 1.6 CVt + 0.5 CV(4) 1.2 CP + CV + 1.0 E b(5) 0.9 CP + 1.0 Eb

Combinaciones para elDiseo de los ElementosFusibles.

(6) 1.2 CP + CV + 1.0 E a(7) 0.9 CP + 1.0 E a

CP : Carga PermanenteCV: Carga VariableCVt: Carga Variable de Techo:::: Factor de Participacin.

Eb: Accin ssmica BsicaEa: Accin Ssmica Amplificada

Combinaciones para el Diseodel Resto de los elementos queconforman el sistema resistente asismo

Casos de Carga


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Accin Ssmica

Eb = QE 0.2 S DS CP

Ea = o QE 0.2 S DS CP

E

QE = Carga Ssmica Horizontal

S DS = Aceleracin del espectro de diseo para perodos cortos

CP = Carga Permanente.

= Factor que varia de 1.00 a 1.5 (Depende de la Redundaciaestructural Hiperestaticidad)

o

= Factor de Sobre-resistencia Ssmica (Depende del SistemaEstructural)

Efecto de FuerzasHorizontales Efecto de FuerzasVerticales


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Accin Ssmica en Combinaciones de Carga

Para la Combinacin (4): 1.2 CP + CV + 1.0 E b

Se tiene que: E b = QE + 0.2 S DS CP

(1.2 + 0.2 S ) CP + CV + 1.0 Q

Para la Combinacin (5): 0.9 CP + 1.0 E b

Se tiene que: E b = QE - 0.2 S DS CP

(0.9 - 0.2 S DS) CP + 1.0 QE


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Accin Ssmica en Combinaciones de Carga

Para la Combinacin (6): 1.2 CP + CV + 1.0 E a

Se tiene que: E a = o QE + 0.2 S DS CP

(1.2 + 0.2 S ) CP + CV + 1.0 o Q

Para la Combinacin (7): 0.9 CP + 1.0 E a

Se tiene que: E a = o QE - 0.2 S DS CP

(0.9 - 0.2 S DS) CP + 1.0 o QE


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Factor de Amplificacin Ssmica

Tipos de Sistema oMoment Resistance Frames (SMF, IMF, OMF)

Special Truss Moment Frames (STMF)

3

2

oncentr ca y race rames ,

Eccentrically Braced Frames (EBF)

Special Plate Shear Walls (SPSW)

Buckling Restrained Braced Frames (BRBF)Conexiones Viga-Columna

resistentes a Momentos

Conexiones Viga-Columna Noresistentes a Momentos

2

2

2.5

2


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Carga Ssmica Amplificada

o Qe

Desplazamiento Lateral de la Estructura

Qe

La Carga Ssmica Amplificada, oQe , se utiliza para estimarlas fuerzas que ocurren en cada uno de los elementos queconforman el sistema resistente a sismo, para cuando los

fusibles de la estructura incursionan en el rango inelstico


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Factores de Sobre-resistencia

Ry: Factor Mnimo de Sobre-resistencia Cedente

R t : Factor Mnimo de Sobre-resistencia Ultima

Esfuerzos Esperados

Esfuerzo Cedente Esperado = R y F y Esfuerzo Ultimo Esperado = R t F u

Los esfuerzos esperados (R t F u ) y (R y F y ) son utilizados paraestablecer las fuerzas de diseo de las conexiones del sistemaresistente a sismos.


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Sistema de Vigas y Columnas con conexionesresistentes a momentos.

Comportamiento a flexin y corte en Vigas yColumnas.

1.1 Caracteristicas.

1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)


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1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)1.2 Respuesta Estructural ante Sismos.

M V


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Sistema capaces de desarrollarductilidad, disipacin de Energa eincursiones inelsticas significativas.

1.3 Desempeo Estructural.

Zona del Panel(Cedencia por Corte)

Posible Ubicacin deRtulas Plasticas


Sistemas con muy poca rigidez

Los mecanismos que puedenpresentarse son:

Cedencia por Flexin en las Vigas.Cedencia por Corte en la Zona del

panel.Cedencia por Flexin y Fuerza

Axial en Columnas.

Viga(Cedencia por Flexin)

(Cedenciapor Flexion yFuerza Axial)


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Para lograr una buena ductilidad y disipacin de energa es necesario quese presente el mecanismo de rtulas plsticas por flexin en Vigas.

De presentarse rtulas plsticas en columnas podria generarse un entrepisodbil y con ello provocar el colapso de la estructura.


h

L

Rtulas Plsticas


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1.4 Clasificacin segn su nivel de Desempeo sismorresistente.

1.4.1 Special Moment Frames (SMF).Prticos Especiales a Momento.


Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelsticas Significativas,de manera estable.

1.4.2 Intermediate Moment Frames (IMF).Prticos Intermedios a Momento.

1.4.3 Ordinary Moment Frames (OMF).Prticos Intermedios a Momento.

Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelsticas Moderadas, demanera estable.

Sistemas con una capacidad inelstica muy Limitada. Su desempeoesta basado en el rango elstico.


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Porticos Especiales de Momento (SMF)a) Limitaciones en Vigas. (9.4 AISC Seismic Provisions )

Alas de Vigas Alma de Vigasb f

a.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las secciones debenser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar el pandeo local.

y

s

f

f

F E

t b

30.02

y

s

w F E

45 .2 t h

t f

h

t w a.2) Alas de Vigas (Perfiles Doble T): : No se permitealterar las alas de las vigas en la zona de rtulasplsticas, a menos que se demuestre a travs deensayos calificados que la misma puede lograr en dicharegin incursiones inelsticas estables.


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b f

b) Limitaciones en Columnas. (9.4 AISC Seismic Provisions )

b.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las secciones debenser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar el pandeo local.

Porticos Especiales de Momento (SMF)

t f

h

t w

y

s

f

f

F 30 .0 t 2

125 .0 P P y u

y u

y

s

w P P 54 .11

F E 14 .3

t h

y

s

y

u

y

s

w F E

49 .1P

P 33 .2

F E

12 .1t h >

Alas de Columnas

125 .0 P

P

y

u >

Alma de Columnas


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c) Arriostramiento Lateral de Vigas (9.8 AISC Seismic Provisions )

Las Alas de las Vigas del sistema resistente a sismos deben estar debidamente arriostradas lateralmente para controlar el pandeo lateral torsional de las mismas.


laterales r y = Radio de Giro Menor

Arriostramientos Laterales

Lb Lb

r F 086 .0 L y y b

Pandeo Lateral Torsional


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Lb


Arriostramiento Lateral

Ambas Alas Soportadas Lateralmente

Viga del Sistema Resistente a

Sismos (SMF)


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d) Planchas de Continuidad (9.5 AISC Seismic Provisions )

d.1) En las Uniones Viga-Columna deben incorporarse planchas de continuidad de conformidad a las conexiones precalificadas utilizadas y siguiendo los parmetros mnimos que se describen a continuacin:


t cp

t bf

t cp 1/2 t bf

cp

t bf-2 t bf-1

t cp Mayor Valor entre ( t bf-1 y t bf-2 )


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d) Planchas de Continuidad (9.5 AISC Seismic Provisions )

d.2) Podrian Omitirse las Planchas de Continuidad si se presentan las siguientes condiciones:

.- Si al Realizar el Anlisis y Diseo de la Conexin Precalificada, no son requeridas las planchas de continuidad para las fuerzas concentradas en la


o umna e o a os omen os x mos pro a es proven en es e as v gas.

yc yc

yb yb bf bf cf F R

F R t b 8 .14 .0 t

.- Si se cumple que:

6

b t bf cf

t cf = Espesor del Ala de la Columna

b bf = Ancho del Ala de la Viga

t bf

= Espesor del Ala de la Viga

R yb = Factor de sobre-resistencia en Vigas

R yc = Factor de sobre-resistencia en Columnas


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e) Relacin de Momentos Columna-Viga (9.6 AISC Seismic Provisions )

e.1) Para establecer un Criterio Columna Fuerte Viga Dbil, debe cumplirse en cada junta la Relacin de Momentos presentada, salvo algunas excepciones.

M * pc


.M

* pb

De no cumplirse la relacin de momentos presentada podria generarse un Mecanismo de colapso de piso al desarrollarse rtulas plsticas en columnas del mismo nivel.


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e) Relacin de Momentos Columna-Viga (9.6 AISC Seismic Provisions )

=* pc M Sumatoria de las resistencias tericas a flexin plstica de lascolumnas incluyendo la reduccin de la carga axial mayorada,

e.2) Definicin de Momentos Mximos Probables en Vigas y Columnas.


ubicadas en los extremos (superior e inferior) de las conexiones amomentos de las vigas, proyectadas sobre en el punto deinterseccin de los ejes baricntricos de vigas y columnas queconcurren al nodo.

=* pb M Sumatoria de las resistencias esperadas a flexin ubicadas en lasrtulas plsticas de las vigas, proyectadas sobre el punto deinterseccin de los ejes baricntricos de las vigas y las columnas que

concurren al nodo.


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CL Columna

* M*

M* pc = M*pc-Superior + M*pc-InferiorM* pb = M*pb-Izquierda + M*pb-Derecha

e.3) Momentos de Vigas y Columnas en el punto de Interseccin de susejes baricntricos.


C VigaL

-

M* pc-Inferior M* pb-Izquierda

-


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V uv (Der.)Viga Izq.

Viga Der.Rtula Plstica

d col e.4) Clculo de M* pb S h : Distancia donde ocurre la rtulaplstica, medida desde la cara de lacolumna (Depende de la Conexin

Utilizada)


M pr-Der.M pr-Izq.V uv (Izq).

Rtula Plstica

s h +d col /2

M* pb-Izq. M* pb-der.

s h +d col /2

M* pb = M pr + V uv (s h + d col /2 )

s h s h

M pr

: Resistencia Esperada a Flexin actuando en la rtula plstica de la viga V uv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rtula plstica de la viga


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e.5) Definicin de M pr y V uv

Rtula Plstica

s h s h


h

Q = (1.2 CP + 0.5 CV )

V uv = (2 M pr / Lh ) + V g

V uv V uv M pr = 1.1R y Mp = 1.1R y Zb Fyb

V g = QL h / 2

M pr M pr


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Columna Superior.

M pc-Sup.

e.6) Clculo de M* pc

*

V uc superior


M* pc = M pc + V uc ( d viga /2 )

d viga

M pc : Resistencia Terica a Flexin de la Columna incluyendo la Carga Axial Mayorada.

V uc : Resistencia Esperada a Corte de la Columna actuando en la cara de la viga

Columna Inferior.

pc- up.

M* pc-Inf.

M pc-Inf. V uc inferior


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e.7) Definicin de M pc y V uc

Lv : Luz libre de la Columna

M pc

V uc

P uc


M pc = Z c ( F yc - P uc /Ag ) V uc = (2 M pc / Lv )

M pc

V uc

Inflexin.


P uc

: Carga Axial Mayorada actuando en la columna.Ag : Area gruesa de la columna.

Lv


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Predimensionado de Columnas: Porticos Especiales de Momento (SMF)

0.1*

*

>

pb

pc

M

M

* - -

Este trmino se desprecia

de forma conservadora para estimar la Columna.

M* pb = 1.1R y Zb Fyb + 2(1.1R y Zb Fyb ) + V g (s h + d col /2 )Lh

pc c yc uc g c yc uc g v ga

Lv

M* pc = Zc (Fyc - P uc / Ag )


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Para Fines Prcticos, se tiene: Porticos Especiales de Momento (SMF)

M* pc = (1- ) Zc FycP uc / Ag = Fyc

V g = 0.70 2(1.1R y Zb Fyb )Lh

M* pb = 1.1R y Zb Fyb + 1.70 2(1.1R y Zb Fyb ) (0.065 Lh )

Lh

S h = 0.035 L h d col = 0.060 L h

M* pb = 1.1R y Zb Fyb ( 1 + 0.22)

M* pb = 1.34 R y Zb Fyb


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Caso 1: Dos Vigas Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de una Columna con Acero A-36


Suma M* pc = 2 (0.80 Z xc Fyc)*

Considerando:

=0.20 ; Ry = 1.5 ; F yc = F yb0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y

pb . y xb yb2 (0.80 Z xc Fyc)

2 (1.34 R y Zxb Fyb )

1

0.40 Z xcZxb

1 Zxc 2.50 Z xb

y

Zxc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje Mayor

Zxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor


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Caso 2: Una Viga Conectada en el Ala (Eje Mayor) de una Columna con Acero A-36


Suma M* pc = 2 (0.80 Z xc Fyc)Suma M* = 1.34 R Z F

0.1*

*

>

pb

pc

M M

x x

y Considerando:

=0.20 ; Ry = 1.5 ; F yc = F yb

2 (0.80 Z xc Fyc)

(1.34 R y Zxb Fyb ) 1

0.80 Zxc

Zxb 1 Zxc 1.25 Z xb

y




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Caso 3: Dos Vigas Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de una Columna con acero A-572 G50.


Suma M* pc = 2 (0.85 Z xc Fyc)Suma M* b = 2 (1.34 R Z xb F b )

0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y Considerando:

=0.15 ; Ry = 1.1 ; F yc = F yb

2 (0.85 Z xc Fyc)2 (1.34 R y Zxb Fyb )

1

0.576 Z xcZxb

1Zxc 1.74 Z xb

y




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Caso 4: Una Viga Conectada en el Ala (Eje Mayor) de una Columna con acero A-572 G50.


Suma M* pc = 2 (0.85 Z xc Fyc)

0.1*

*

>

pb

pc

M M

x x

y Considerando:

=0.15 ; Ry = 1.1 ; F yc = F yb

Suma M* pb = (1.34 R y Zxb Fyb )

2 (0.85 Z xc Fyc)

(1.34 R y Zxb Fyb ) 1

1.152 Z xcZxb

1 Zxc 0.87 Z xb

y


Zxb: Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor


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Caso 5: Dos Vigas Conectadas en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-36


Suma M* pc = 2 (0.80 Z yc Fyc)*

Considerando:

=0.20 ; Ry = 1.5 ; F yc = F yb0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y

pb . y xb yb2 (0.80 Z yc Fyc)

2 (1.34 R y Zxb Fyb )

1

0.40 Z ycZxb

1 Zyc 2.50 Z xb

y

Zyc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje Menor



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Caso 6: Una Viga Conectada en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-36



Considerando:

=0.20 ; Ry = 1.5 ; F yc = F yb0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y


(1.34 R y Zxb Fyb )

1

0.80 Z ycZxb

1 Zyc 1.25 Z xb

y



Di Si R i A


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Caso 7: Dos Vigas Conectadas en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-572 G50



Considerando:

=0.15 ; Ry = 1.1 ; F yc = F yb0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y


2 (1.34 R y Zxb Fyb )

1

0.576 Z ycZxb

1 Zyc 1.74 Z xb

y



Di Si R i A


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Caso 8: Una Viga Conectada en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-572 G50



Considerando:

=0.15 ; Ry = 1.1 ; F yc = F yb0.1*

*

> pb

pc

M M

x x

y


(1.34 R y Zxb Fyb )

1

1.152 Z ycZxb

1 Zyc 0.87 Z xb

y



Di Si R i t t A


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Resumen a Travs de Tablas.Porticos Especiales de Momento (SMF)

0.1*

*

>

pb

pc

M

M x x

y Conexin con 2 Vigas

y

Conexin con 1 Viga

Zxc / Zxb

Numero de Vigas A36 A36 (plates) A572 G42 A992 A572 G50 A588Dos 2,50 2,18 1,80 1,74 1,74 1,74

Una 1,25 1,09 0,90 0,87 0,87 0,87

Relacion Minima de Mdulos Plsticos bajo la condicion de VigasConectadas en las Alas (Eje Mayor) de la Columna con Perfiles Doble T

Di Si R i t t A


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Resumen a Travs de Tablas.Porticos Especiales de Momento (SMF)

0.1*

*

>

pb

pc

M

M x x

y Conexin con 2 Vigas

y

Conexin con 1 Viga

Zyc / Zxb

Numero de Vigas A36 A36 (plates) A572 G42 A992 A572 G50 A588Dos 2,50 2,18 1,80 1,74 1,74 1,74

Una 1,25 1,09 0,90 0,87 0,87 0,87

Relacion Minima de Mdulos Plsticos bajo la condicion de VigasConectadas en el Alma (Eje Menor) de la Columna con Perfiles Doble T

Diseo Sismo Resistente en Acero


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f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )

f.1) Las Conexiones Viga-Columna del sistema resistente a sismo tipo SMF

deben satisfacer los siguientes requisitos: .- Deben ser capaces de desarrollar una deriva de piso (rotacin plstica) igual o mayor a 0.04 rad.


.- Deben ser diseadas de acuerdo a la Resistencia Esperada a Flexin de la Viga Conectada en la cara de la columna. Ademas, las conexiones deben desarrollar como mnimo un Momento Resistente igual a 0.80M p de la viga conectada, para una deriva de piso (rotacin plstica) de 0.04 rad.

.- Deben ser diseadas a corte considerando el desarrollo de rtulas plsticas

en los extremos de la viga conectada: V uv = (2 M pr / Lh ) + V g Donde:

M pr = 1.1 R y M p = 1.1 R y Z b F yb (Momento mximo esperado en la Viga)

Lh = Longitud entre rtulas plsticas

V g = Corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradas



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20000

30000

40000

l u m n a

( i n - k

i p s

)

0.8 M p

M0.04 0.8 M p

.- Despues de completar al menos un ciclo de carga con 0.04 radianes, la resistenciaa flexion medida en la cara de la columna, debe ser al menos 0.80 M p de la vigaconectada. A continuacin se presenta el Ciclo de Histresis Tpico Esperado.


-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08

Deriva de Piso (rad)

M o m e n

t o d e

l a V i g a e n

l a C a r a

d e l a C

- 0.8 Mp

M0.04 0.8 M p



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H

Carga Cclica


Deriva de Piso

Hcolumna =



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f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )

f.2) Deben Utilizarse Conexiones Precalificadas ANSI/AISC 358 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications "

Conexin con Plancha Extrema (End Plate)


Viga de Seccin Reducida (RBS)

De 4 Pernos por Ala No rigidizada (4E)De 4 Pernos por Ala Rigidizada (4ES)

De 8 Pernos por Ala Rigidizada (8ES)



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Conexin con Plancha Extrema (End Plate). 6.2 AISC Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications "

f) Conexiones (9.2 AISC Seismic Provisions )




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Ejemplos de Conexiones con PlanchaExtrema




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Ejemplos de Conexionescon Plancha Extrema


Nota: El espesor de la Plancha Extremaes aproximadamente 2.5 veces el espesordel Ala de la Viga que conecta para

perfiles Doble T.



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Conexin con Viga de Seccin Reducida (RBS).6.2 AISC Prequalified Connections

for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications "

f) Conexiones (9.2 AISC Seismic Provisions )


Seccin Reducida



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Ejemplos de Conexiones con Viga deSeccin Reducida (BRS)




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g) Conexiones Viga-Columna con Arriostramiento Lateral(9.7a AISC Seismic Provisions )

g.1) En las conexiones Viga Columna del sistema resistente a sismo tipoSMF, las alas de la columna se podrn arriostrar lateralmente solo en elnivel de las alas superiores de las vigas, cuando se demuestre que fuera dela zona del anel la columna ermanece elstica. Se considera ue la


columna permanece elstica cuando la relacin de Momentos Columna/Vigaes mayor que 2.00

0 .2 M

M * pb

* pc >



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g.2) Si la relacin de Momentos Columna/Viga es menor a 2.00, se aplicarnlas siguientes disposiciones:

g) Conexiones Viga-Columna con Arriostramiento Lateral(9.7a AISC Seismic Provisions )


ambas alas de las vigas.

El soporte lateral de cada ala de columna se disear para unasolicitacin mayorada igual al dos por ciento (2 %) de la resistenciaterica del ala de la viga (F yb b f tf ).

Las alas de la columna se soportarn lateralmente, directa oindirectamente, por medio del alma de la columna o de las alas delas vigas perpendiculares.



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h.1) Las columnas con conexiones Viga-Columna sin soporte lateral en la direccintransversal al del prtico ssmico, se disearn utilizando la distancia entre lossoportes laterales adyacentes como la altura de la columna para efectos del pandeoen dicha direccin. El diseo se realizar de acuerdo con el Captulo (H) de la NormaANSI/AISC 360-05 S ecification for Structural Steel Buildin s exce to ue:

h) Conexiones Viga-Columna sin Arriostramiento Lateral(9.7b AISC Seismic Provisions )


h.1.1) La solicitacin mayorada sobre la columna se calcular para las combinaciones decargas establecidas, siendo la accin ssmica S el menor valor entre:

La fuerza ssmica amplificada o S H ,donde S H representa la componente horizontalde la fuerza ssmica.

Ciento veinticinco por ciento (125 %) la resistencia minorada del prtico, calculadacomo la resistencia minorada a flexin de la viga o la resistencia minorada a corte dela zona del panel.



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h.1.2) Para estas columnas, la relacin de esbeltez L/r no exceder de 60.

h.1.3) En direccin transversal al prtico ssmico, el momento mayoradoen la columna deber incluir el momento enerado or la fuerza en el

h) Conexiones Viga-Columna sin Arriostramiento Lateral(9.7b AISC Seismic Provisions )


ala de la viga, como se especifica en la seccin 9.7a, ms el momentode segundo orden que resulta del desplazamiento del ala de lacolumna.



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I) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )

i.1) Distribucin de Fuerzas en la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)




57/175

V uv (Der.)Viga Izq. Viga Der.Rtula Plstica

d col i.2) Clculo de M f S h : Distancia donde ocurre la rtulaplstica, medida desde la cara de lacolumna (Depende de la ConexinUtilizada)


M pr-Der.M

pr-Izq.

V uv (Izq).Rtula Plstica

M f1. M f2

M f = M pr + V uv x s h

s h s h

M pr : Resistencia Esperada a Flexin actuando en la rtula plstica de la viga V uv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rtula plstica de la viga

M f : Resistencia Esperada a Flexin actuando en la cara de la Columna



58/175

i.3) Definicin de M pr y V uv

Rtula Plstica

s h s h


h

Q = (1.2 CP + 0.5 CV )

V uv = (2 M pr / Lh ) + V g

V uv V uv M pr = 1.1R y Mp = 1.1R y Zb Fyb

V g = QL h / 2

M pr M pr



59/175

i.4) Definicin de M pc y V uc


M pc

V uc

P uc


M pc = Z c ( F yc - P uc /Ag ) V uc = (2 M pc / Lv )

M pc

V uc

Inflexin.


P uc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna.Ag : Area gruesa de la columna.

Lv



60/175

j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )

j.1) Diseo de la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)

R u v R v donde v = 1.0


(((())))

uc

f b

f u V

t d

M R

====

Resistencia Requerida por Corte

Resistencia Nominal basada en elestado lmite de cedencia por CorteJ10.6 AISC Specification for StructuralSteel Buildings



61/175


Cuando P u 0.75 P y en la Columna:

j.2) Definicin de R v

(Resistencia a Corte)


+=

p c b

cf cf

p c y v t d d 1t d F 6 .0 R (AISC Spec EQ J10-11)

+=

y

u

p c b

2 cf cf

p c y v P P 2 .1

9 .1t d d t b 3

1t d F 6 .0 R

Cuando P u > 0.75 P y en la Columna (No Recomendado):

(AISC Spec EQ J10-12)

P u : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel



62/175


j.3) Parmetros de la Zona del Panel

P y = F y Ag t cf

b cf

t p

Zona del Panel


d c = Altura de la Columna

d b = Altura de la Viga

b cf = Ancho del Ala de la Columna

t cf = Espesor del Ala de la Columna

F y = Resistencia Cedente de la Columna

Ag = Area Gruesa de la Columna

t p = Espesor Total del Alma de la Columna, incluyendo las planchas

adosadas de refuerzo

d b

d c



63/175

j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions)

j.4) Incorporacin de planchas de refuerzo en el alma de columnas en la zona del panel.

Si R u > v R v Requiere planchas de refuerzo


planchas de refuerzo

adosadas al alma

Tipo 1 Tipo 2



64/175

j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions)

Determinacion del Espesor Total de planchas de refuerzo en el alma de columnas en la zona del panel.


Plancha biselada y unida a las =

z yp

vvud reqdp

W F t

60.0'

= fcc z t d W 2 zW

a as e a co umna con soldadura de filete.

Plancha unida a las alas de la columna con soldadura de penetracin completa.



65/175

2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)

Sistema de vigas, columnas yarriostramientos concntricos.

Sistemas con desarrollo dedeformaciones y fuerzas axialessignificativas.

2.1 Caracteristicas.



66/175

2.2 Tipos de Sistemas Concntricos.


V-Invertida

X (1 piso)

VSimple

X (2 Pisos)



67/175

2.2 Tipos de Sistemas Concntricos.2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)



68/175

2.3 Respuesta Estructural ante Sismos.


T r a c c

i n

C

om pr e s i n



69/175

Sistemas capaces de desarrollarductilidad, disipacin de Energa eincursiones inelsticas moderadas.

2.4 Desempeo Estructural.


Sistemas con una gran rigidez.

Los mecanismos que puedenpresentarse son:

Cedencia en losarriostramientos en Traccin.

Pandeo en losarriostramientos enCompresin.

TraccinCompresin

Traccin Compresin



70/175

2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.

P

Traccin Esquema General


Compresin

AlargamientoAcortamiento

P



71/175


P Traccin 1. Representa la capacidad a compresin definida porel pandeo del elemento.

Primera Fase: Se carga axialmente el elemento aCompresin.


Compresin


PPC

1


72/175



73/175


P Traccin 3. Representa la deformacin (acortamiento)remanente del elemento generada al superar sucapacidad elstica a compresin.

Segunda Fase: Se descarga axialmente el elemento(P = 0)


Compresin


PC1

2

3



74/175


P Traccin 4. Representa la capacidad cedente del elemento atraccin.

Tercera Fase: Se carga axialmente el elemento atraccin.

4Py


Compresin


PC1

2

3

P



75/175


P Traccin 5. Representa la deformacin (alargamiento)remanente en el elemento al superar la capacidadelstica.

Cuarta Fase: Se descarga axialmente el elemento(P = 0)

4Py


Compresin


PC1

2

3 5



76/175


PTraccin 6. Representa la capacidad a Compresin

Reducida por el primer ciclo.

7. Re resenta la ca acidad a com resin ara

Quinta Fase: Se carga axialmente el elemento acompresin (Segundo Ciclo).

4Py


Compresin

Alargamiento

Acortamiento

PC1

2

cuando se forma nuevamente la rtula plstica

en el medio del elemento.3 5

6

7

PRtulaPlstica



77/175

2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)



78/175

2.6 Clasificacin segn su nivel de Desempeo sismorresistente.

2.6.1 Special Concentrically Braced Frames (SCBF).Prticos Especiales de arriostramientos Concntricos.


Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelsticas Moderadas, de

2.6.2 Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF).Prticos Ordinarios de arriostramientos Concntricos.

manera estable.

Sistemas con una capacidad inelstica muy Limitada. Su desempeoesta basado en el rango elstico.



79/175

Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )

b f

a.1) Relacin Ancho-Espesor en arriostramientos (13.2.d AISC S-P).

Las secciones deben ser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar elpandeo local.s f E b 30.0Alas de Arriostramientos

t f

h

t w

y f

125 .0 P

P

y

u y

u

y

s

w P P

54 .11F E

14 .3 t h

y

s

y

u

y

s

w F E 49 .1

P P 33 .2

F E 12 .1

t h >

125 .0

P P

y

u >

Alma de Arriostramientos a Flexo-Compresion

Alma de Arriostramientos

en Compresin Pura ys

w F

E

t

h49.1 Nota: Las Vigas solo deben

ser Compactas .



80/175

a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )

a.2) Relacin Ancho-Espesor en Columnas (13.2.d AISC S-P).

Las secciones deben ser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar elpandeo local.

s f E 30 .b Alas de Columnas

b f

Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)

t f

h

t w

y f

125 .0 P

P

y

u y

u

y

s

w P P

54 .11F E

14 .3 t h

y

s

y

u

y

s

w F E 49 .1

P P 33 .2

F E 12 .1

t h >

125 .0 P

P y

u >

Alma de Columnas

Nota: Se exige que las vigas sean por lo menos

Compactas en Alas y Almas (p) .



81/175


a.3) Resistencia Esperada en Arriostramientos (13.2.b AISC S-P).

a.3.1) Arriostramientos a Traccin


P

P

Pt = PyResistencia Esperada

Pt = R y F y Ag



82/175


a.3) Resistencia Esperada en Arriostramientos (13.2.b AISC S-P).

a.3.2) Arriostramientos a Compresin


P

Pc

Resistencia Esperada

Pc = 1.1R y P n

( P n

= Ag

F cr

)

Take Presidual = 0.3P n

P

Presidual 0.3 Pn



83/175


a.4) Esbeltez en Arriostramientos (13.2.a AISC S-P).

Los arriostramientos deben tener una relacin de esbeltezmuy controlada, a fin de limitar el pandeo local.


200 r KL

F E

4 y

Relacin de Esbeltez Mxima Aplicable si secumple la Condicin A o la Condicin B

r

KL

F

E 4

y

Relacin de Esbeltez Mxima Aplicable

slo si se cumple con la Condicin B


84/175


85/175



86/175


Condicin B:

La resistencia disponible de las columnas debeser igual o mayor a la demanda impuesta en lasmismas, considerando en el equilibrio del

R y F y Ag

0.3 P n


,los arriostramientos condicionada por el factor

Ry a traccin y el efecto de post-pandeo acompresin.

(Resistencia Axial a Traccin Requeridaen Columnas)

[ (R y F y Ag ) cos + (0.3 P n ) cos ] - P grav

Donde:

Pgrav

: (0.9 - 0.2 S DS

) CP

R y F y Ag

R y F y Ag

0.3 P n

0.3 P n


87/175



88/175


a.5) Distribucin de Fuerzas Laterales (13.2.c AISC S-P).

Disposicin Incorrecta de Arriostramientos debido a que

Linea Resistente


Disposicin Correcta de

Arriostramientos debido a que hay una adecuada proporcionalidad de

miembros a compresin y a traccin.

o os os m em ros es an a compresin.

( Arriostramientos Alternados )

Linea Resistente

(Arriostramientos orientados en una sola Direccin)



89/175


a.5) Distribucin de Fuerzas Laterales (13.2.c AISC S-P).

Arriostramientos


BySx

L

Los ejes 1 y 2 pertenecen a una misma lnea de arriostramiento siemprey cuando la distancia L entre ellos sea menor o igual al 10% del ancho

(By) de la planta.


i i l d i i C i (SC )


90/175

b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos.(13.3 AISC Seismic Provisions )

b.1) Resistencia Requerida a Traccin (13.3.a AISC S-P).

La solicitacin en las Conexiones de Arriostramientos, incluyendo las unionesViga-Columna que son parte del sistema de arriostramiento, deber ser el menor


b.1.1) La Resistencia Terica Esperada en el Arriostramiento.

Pt = R y F y Ag

b.1.2) La fuerza mxima que el sistema puede transferir al arriostramiento obtenida del anlisis No Lineal

Caso Recomendado


P i E i l d i i C i (SCBF)


91/175


b.1) Resistencia Requerida a Traccin (13.3.a AISC S-P).

P t = R y F y Ag



P i E i l d i i C i (SCBF)


92/175


b.2) Resistencia Requerida a Flexin (13.3.b AISC S-P).

.- Para arriostramientos Empotrados, las rtulas plsticas a flexin se formanen el centro y en los extremos del Miembro. Esto genera que los arriostramientos


.

RtulasPlsticas

P

MM

M = 1.1 R y M p = 1.1 R y F y Z Arriostramiento(Respecto al eje de Pandeo)

P


P ti E i l d i t i t C t i (SCBF)


93/175



1.1 Ry Mp-diagonal


P ti E i l d i t i t C t i (SCBF)


94/175


b.2) Resistencia Requerida a Flexin (13.3.b AISC S-P).

.- Para arriostramientos Articulados, las rtulas plsticas a flexin se formanslo en el centro del Miembro. Esto genera que los arriostramientos No


.

P

P

Rtula Plstica

P

P


95/175




96/175

Disposicin General de una Conexin Articulada.Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)

Plancha Nodo Gusset Plate

2t




97/175

Ejemplo de Conexion Articulada.Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)

Plancha Nodo Gusset Plate




98/175

Conexiones con AngulosPorticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)




99/175

Conexiones con AngulosPorticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)


100/175




101/175

c) Requerimientos Especiales en Configuraciones de Arriostramientos.(13.4 AISC Seismic Provisions )

c.1) Arriostramientos Tipo V y Tipo V Invertida (13.4.a AISC S-P).

c.1.1) La resistencia requerida de las vigas intersectadas por los arriostramientos, susconexiones y miembros de soporte, deber ser determinada de acuerdo a las


combinaciones de carga aplicables para el diseo de edificaciones, considerandoque los arriostramientos no generan soporte a las vigas para las cargasgravitacionales (permanentes y variables). Para las combinaciones que incluyen lacarga Ssmica E amplificada, la misma se calcular considerando lo siguiente:

Fuerza en Arriostramientos a Traccin R y F y Ag

Fuerza en Arriostramientos a Compresin 0.3 P n




102/175


c.1) Arriostramientos Tipo V y Tipo V-Invertida (13.4.a AISC S-P).

c.1.2) Distribucin de Fuerzas en el Sistema Viga-Arriostramientos


R y F y Ag 0.3 P n

Pgrav = ( 1.2 + 0.2 SDS ) CP + 0.5 CV

( R y F y Ag - 0.3 P n ) sen

( R y F y Ag + 0.3 P n ) cos

Pgrav = ( 1.2 + 0.2 SDS ) CP + 0.5 CV




103/175


c.1) Arriostramientos Tipo V y Tipo V Invertida (13.4.a AISC S-P).

c.1.3) Las Vigas deben ser continuas entre las columnas.


c.1.4) Ambas alas de la viga deben estar soportadas lateralmente a una distancia

menor que el lmite Lpd.

y y 2

1pd r F

E M M

076 .0 12 .0 L

++++====

c.1.5) Ambas alas de la viga deben estar soportadas lateralmente en el punto deinterseccin de los arriostramientos concntricos.




104/175


c.2) Arriostramientos Tipo K (13.4.b AISC S-P).


Estn prohibidos debido a que se genera un mecanismo por lafalla en la Columna.


105/175




106/175

d) Empalmes de Columnas. (13.5 AISC Seismic Provisions )

d.2) La resistencia requerida por corte en los empalmes de columnas se establececonsiderando la resistencia esperada a flexin en los extremos de la columna.

M pc

p ( )

M pc

V uc

uc

Lv V = V uc

V uc = (2 M pc / Lv )


Ejemplo de una Edificacin Dual P ti E i l d M t + A i t i t C t i


107/175

j pPorticos Especiales de Momento + Arriostramientos Concntricos


Ejemplo de una Edificacin Dual Porticos Especiales de Momento + Arriostramientos Concntricos


108/175

j pPorticos Especiales de Momento + Arriostramientos Concntricos


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)


109/175

Sistema de Columnas, Vigas y

Arriostramientos Excentricos

Comportamiento a flexin y corteen Vi as-Eslabn.

3.1 Caractersticas.( )

Desarrollo de deformacionesaxiales en columnas yarriostramientos.


110/175


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3 3 Ejemplos de Sistemas Excntricos


111/175

3.3 Ejemplos de Sistemas Excntricos.


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.4 Definicin de Elemento Eslabn LINK.


112/175

3.4 Definicin de Elemento Eslabn LINK .

Link

Link


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.5 Respuesta Inelstica.


113/175

p


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.5 Respuesta Inelstica.


114/175

p


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3 6 Requisitos Sismorresistentes (15 0 AISC Seismic Provisions )


115/175

b f

a.1) Relacin Ancho-Espesor de Viga-eslabon (15.2a AISC S-P).Las secciones deben ser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar elpandeo local.

a) Limitaciones en Miembros.

3.6 Requisitos Sismorresistentes (15.0 AISC Seismic Provisions )

y

s

f

f

F

E 30 .0

t 2

b

Alas de Viga-Eslabon Alma de Viga-Eslabon

y

s

w F

E 45 .2

t

h

t f

h

t w

a.2) No se permite incorporar planchas adosadas ni soldaduras depenetracin en el alma de los elementos Eslabones.


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.6 Requisitos Sismorresistentes (15.0 AISC Seismic Provisions )


116/175

b f

a.2) Relacin Ancho-Espesor de Columnas (15.2a AISC S-P).Las secciones deben ser Compactas Ssmicas ( ps), a fin de limitar elpandeo local.

a) Limitaciones en Miembros.

3.6 Requisitos Sismorresistentes (15.0 AISC Seismic Provisions )

b

t f

h

t w

y f F .

t 2

125 .0 P

P

y

u y

u

y

s

w PP

F E

t h

54.1-114.3

y

s

y

u

y

s

w F E 49 .1

P P 33 .2

F E 12 .1

t h >

125 .0 P

P y

u >

Alma de Columnas

Nota: Se exige que los Arriostramientos sean por lo menosCompactos en Alas y Almas (p) .


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )


117/175

b.1) Equilibrio de Fuerzas

e Equilibrio de Fuerzasen el Eslabn

V V

V

M

M

Se debe determinar si laresistencia plstica del

Eslabn es controlada porCorte o por Flexin




118/175

e Capacidad Plstica a Corte:

b.1) Equilibrio de Fuerzas.

V V

V

M

M

Esfuerzocedente a Corte Area del Alma

Vp = Capacidad Plstica aCorte del Eslabn.

p . y f w


119/175




120/175

e

b.2) Equilibrio Plstico de Fuerzas para la Falla Simultnea deCorte y Flexion

V p

p

V p

p

p

p

V

M2e crit ====

El Corte y Momento plsticoocurren simultneamentecuando V=V p and M=M p

qu r o s co




121/175

e La cedencia por Corte ocurrecuando:

b.3) Cedencia por Corte del Eslabon.

V p

V p

V = V p

M < M p

V = V p

y

2Me

Vp

p

M < M p


122/175



b 5) R i i C ( V ) (15 2b AISC S P)

b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )


123/175

b.5) Resistencia por Corte ( Vn). (15.2b AISC S-P).

V Controlado por:2M

e pv = 0.9Si P u 0.15 P y

V n = Menorvalor entre2M p / e

p

Controlado por:2M

eV

p

p

V u

v

V n

Vu: Corte ultimo proveniente del anlisis.



b 5) R i t i C t ( V ) (15 2b AISC S P)



124/175


v = 0.9

Si P u > 0.15 P y 2

V n = Menorvalor entre

pa

2M pa / e

V u

v

V n

1

=

y

u p pa P

V V

= y

u p pa P

P M M 118.1

P y = A F y P u: Carga Axial Ultima proveniente del AnlisisVu: Corte Ultimo proveniente del Anlisis.



b 5) Resistencia por Corte ( Vn) (15 2b AISC S P)



125/175


Si P u > 0.15 P y Adicionalmente la Longitud e delEslabon No debe exceder de:

e

Donde:

u

u

V P

==== w f w t t d A2=

p

p

V

M 6.1 3.0

g

w

A A

p

p

g

w

V A

A6.15.015.1

3.0

g

w

A





126/175

250

n g

t h

0 1 2 3 4 5

e / (M p /V p )

V n =V p

0

50

100

150

0 36 72 108 144 180

Link Length e (inches)

L i n k N o m

i n a

l S h e a r

S t r

( k i p s ) V n =2M p /e



b ) l d l l b ( ) ( )



127/175

b.6) Rotacin Plstica del Eslabon ( p). (15.2c AISC S-P).

p


128/175



b 6) R t i Pl ti d l E l b ( ) (15 2 AISC S P)



129/175


La Rotacin Mxima del Eslabon esta definida por las siguientes condiciones:

0.08 radianes para: e 1.6 M p / V p


Interpolacin Lineal para valores de e entre :

1.6 M p / V p < e < 2.6M p / V p

p max



b 6) Rotacin Plstica del Eslabon ( ) (15 2c AISC S P)



130/175


0.08

0.1

d e

l

p

0

0.02

0.04

0.06

0 1 2 3 4 51.6 2.6

Cedenciapor Corte Cedenciapor Flexion

Corte +Flexion

Longitud del Eslabn Link: e/(M p /V p)

R o

t a c

i n

M

x i m a

E s

l a b n

L i n k



b 6) Rotacin Plstica del Eslabon ( ) (15 2c AISC S P)



131/175

15


0

5

10

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

e/L

p

/ / / /

p


132/175


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )


133/175

e 1.6 M p / V p

s

30 t w - d /5 para p = 0.08 radianes

52 t w - d /5 para p = 0.02 radianes

interpolar para 0.02


134/175

s s s s s

e e 1.6 M p / V p

Disposicin de RigidizadoresIntermedios.



2 6 M / V < e < 5M / V


135/175

2.6 M p / V p < e < 5M p / V p

e

. f . f

b f = Ancho del Ala delEslabon




136/175

1.6 M p / V p < e < 2.6M p / V p Interpolar

e > p p No se Requieren

En general, el espesor Mnimo de los rigidizadores sera el mayorvalor entre 0.75 tw o 10mm




137/175


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)d) Arriostramiento Lateral del Eslabon (15.5 AISC Seismic Provisions )


138/175

e

Se requiere arriostramiento lateralen ambas alas del eslabn, en losextremos del mismo


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)d) Arriostramiento Lateral del Eslabon (15.5 AISC Seismic Provisions )


139/175

Resistencia requerida del arriostramiento lateral,

ubicado en cada extremo del Eslabon.

o

Link y y b

h

Z F R 06 .0 P ====

h o = Distancia entre los centroides de las alas del eslabon.


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )


140/175

Vigas Fuera del Eslabon

Arriostramientos


141/175



P l Di d l Vig f d l E l b l A i t i t


142/175

Para el Diseo de la Viga fuera del Eslabon y el Arriostramiento, se

define un valor de Corte Mximo Probable en el Eslabon Link

. . MP . y n

15.6b: Para el Diseo de la Viga. V MP = 1.10R y V n

V n = Resistencia Nominal a Corte

2 V e

M MP ult ====

La Viga fuera del eslabn y el arriostramientodeben permanecer elsticos para cuandoocurren las Fuerzas Mximas Probables en elEslabn Link a fin de mantener la estabilidaddel sistema estructural durante un eventossmico.



15 6 a Diseo de Viga Fuera del Eslabon:


143/175

Para fines prcticos se determina un factor de Amplificacin ssmica atraves de la relacin entre el Corte Mximo Probable y el Corte por Sismo en

15.6.a Diseo de Viga Fuera del Eslabon:

V MP = 1.1 R y V n

M MP

= e V ult

/2

.

= 1.1 R y V n V sismo Link

1

2


144/175


145/175



15 6 b Diseo del Arriostramiento:


146/175

Luego, se aplican las combinaciones de carga incluyendo el Factor deAmplificacin 2 para determinar las Cargas Ultimas de Corte, Axial y

15.6.b Diseo del Arriostramiento:

omento, en e rr ostram ento :

(1.2 + 0.2 S DS) CP + CV + 2 QE

(0.9 - 0.2 S DS) CP + 2 QE


147/175


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)f) Conexiones Viga - Columna(15.7 AISC Seismic Provisions )

Las conexiones Viga - Columna pueden ser dispuestas a Corte Simple o a


148/175

Estas conexiones deben disearse para

Las conexiones Viga Columna pueden ser dispuestas a Corte Simple o a

Momento con los requerimientos de un sistema Ordinary Moment Frames.

extremo de la Viga considerando las

combinaciones de carga con el sismoamplificado utilizando el factor1

= 1.25 R y V n V sismo Link

1 2

(1.2 + 0.2 S DS) CP + CV + 1 QE

(0.9 - 0.2 S DS) CP + 1 QE

V MP



g) Resistencia Requerida en Columnas(15.8 AISC Seismic Provisions )


149/175

Si se cumple esta relacin se debenaplicar los siguientes aspectos:

P u: Carga Axial Ultima

proveniente del Anlisis sinconsiderar la carga sismicaamplificada.

4.0>

n

u

P P n: Resistencia Axial Nominalde la Columna.

g.1) La Resistencia Axial Requerida de Traccin y Compresion sinconsiderar los momentos, debe determinarse utilizando las combinacionesde carga con la aplicacin del factor de Amplificacin Ssmica del sistema.

Compresin: (1.2 + 0.2 S DS) CP + CV + o QE

Traccin: (0.9 - 0.2 S DS) CP - o QE

o = 2



g 2) Las Columnas deben resistir a

g) Resistencia Requerida en Columnas(15.8 AISC Seismic Provisions )

V MP


150/175

g.2) Las Columnas deben resistir a

Compresion y Traccin, las fuerzasgeneradas por la sumatoria de los cortesmximos probables en los eslabones por V MP

M MP

encima de su nivel, mas la cargagravitacional mayorada.

Para tal fin, la carga ssmica se define:

Comp: (1.2 + 0.2 S DS) CP + CV + Q E

Tracc: (0.9 - 0.2 S DS) CP - Q E

Luego, se aplican las Combinaciones

QE = 1.1 R y V n V MP

M MP

M MP


3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)g) Zonas Protegidas (15.9 AISC Seismic Provisions )


151/175

Zonas protegidas


APLICACIN DE LAS NORMAS ANSI/AISC 360-05 y ANSI/AISC 341-05

UTILIZANDO LOS PROGRAMAS


152/175

UTILIZANDO LOS PROGRAMAS SAP2000 & ETABS


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)

Eb Eh

Revisin de esbeltez en alas y alma de Vigas (Secciones Compactas Ssmicas)


153/175

y

s

f

f

F

E 30 .0

t 2

b y

s

w F

E

t

h45.2

y

s

f

f

F E

30 .0 t 2

b

125.0

y

u

P

P

yu

y

s

w P

P

F

E

t

h

54.1-114.3

y

s

y

u

y

s

w F E

49 .1P

P 33 .2

F E

12 .1t h >

125 .0

P P

y

u >

Py = A Fy

(Secciones Compactas Ssmicas)


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000

Revisin de la longitud No Arriostrada en Vigas.

E

Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)


154/175

Lb = Distancia entre Arriostramientos laterales

r y = Radio de Giro Menor r F E

L y yb086.0

Revisin de la esbeltez en Columnas.

Lb Lb

L/ry 60L = Longitud Total de la Columna

r y = Radio de Giro Menor



Evaluacin de Columna Fuerte / Viga Debil, utilizando LRFD

P l Ej M l



155/175

Para el Eje Mayor Para el Eje Menor

Rmaj : Relacin de Momentos Plsticos en la direccin del Eje Mayor de la Columna

Rmin : Relacin de Momentos Plsticos en la direccin del Eje Menor de la Columna

M*pbn : Capacidad de Momento Plstico de la Viga n que conecta a la Columna

n : Angulo entre la Viga n y la direccin del Eje Mayor de la Columna

M*pcax,y : Capacidad de Momento Plstico en los Ejes Mayor o Menor de la columna en el nivel superior al Nodo

M*pcbx,y : Capacidad de Momento Plstico en los Ejes Mayor o Menor de la columna en el nivel inferior al Nodo

conectan a la Columna.



Evaluacin de Columna Fuerte / Viga Dbil.

Capacidad de Momento Plstico en la Columna



156/175

Capacidad de Momento Plstico en la Columna.

d c = Altura de la Columna

Lb = Longitud Libre del Tramo (viga)

Capacidad de Momento Plstico en la Viga.

F yb = Esfuerzo Cedente de la Viga

Z b = Mdulo plstico de la Viga

P uc = Carga ltima en la columna

Ag = Area gruesa de la columna

F yc = Esfuerzo cedente de la Columna.

Z c = Mdulo plstico de la Columna.

R y = Factor de Sobre-resistencia de la viga

Nota: Es importante destacar que la frmula presenta unaestimacin aproximada del 80% del valor real, ya que en lamisma no se incluye el corte gravitacional ni la distancia dela rtula plstica, conforme a la norma ANSI/AISC 341-05



Corte mximo en los Extremos de las Vigas.

M 1 1R M 1 1R Z F



157/175

M pb = 1.1R y Mp = 1.1R y Zb Fyb

V u = Corte ltimo en los Extremos de la Viga

V DL = Corte proveniente de la Carga Muerta

M pb M pb

V u V u

C = Factor asociado al tipo de unin de la Viga

C = 0 (ambos extremos articulados).

C = 1 (uno de los extremos esta articulado)

C = 2 (ambos extremos estan empotrados) V LL = Corte proveniente de la Carga Viva

M pb = Capacidad del Momento Plstico de la Viga

Lh = Longitud Libre de la Viga entre columnas


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Sistema: Special Concentrically Braced Frames SCBF(Manual: SFD-AISC-360-05)

Revisin de esbeltez en alas y alma de Vigas (Secciones Compactas)


158/175

0.382

f s

f y

b E t F

t w h F E

s 3.76 y

y

s

f

f

F E

30 .0 t 2

b

125.0

y

u

P

P

y

s

y

u

y

s

w F E

49 .1P

P 33 .2

F E

12 .1t h >

125 .0

P P

y

u >

Py = A Fy

Revisin de esbeltez en alas y alma de Columnas yArriostramientos (Secciones Compactas Ssmicas)

y

u

y

s

wP

PF E

t h

54.1-114.3


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Sistema: Special Concentrically Braced Frames SCBF(Manual: SFD-AISC-360-05) Revisin de Relacin de Esbeltez en Arriostramientos.


159/175

r KL F E 4 y

ev s n e ong u o rr os ra a para s emasde arriostramientos Tipo V o V Invertida.

Nota: Es importante destacar que el programa en las vigas donde se conectan arriostramientos de Tipo Vo V invertida no revisa las siguientes condiciones:

a) Relacin Demanda/Capacidad ante cargas gravitacionales sin considerar los arriostramientos.

b) Relacin Demanda/Capacidad para las cargas que se producen en la misma considerando en el equilibrio:

Arriostramientos en Traccin: y en Compresin:


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05)

s f E 300b s E h 452

Revisin de esbeltez en alas y alma de Viga-Eslabn (Secciones Compactas Ssmicas)


160/175

y f F 30 .0

t 2

yw F t 45.2

Revisin de esbeltez en alas alma de

y

s

f

f

F E

30 .0 t 2

b

125.0

y

u

P

P

yu

y

s

w P

P

F

E

t

h

54.1-114.3

y

s

y

u

y

s

w F E

49 .1P

P 33 .2

F E

12 .1t h >

125 .0

P P

y

u >

Py = A Fy

Columnas (Secciones Compactas Ssmicas)



Revisin de esbeltez en alas y alma de Arriostramientos (Secciones Compactas )

0 38f sb E h Es


161/175

0.382

f s

f yt F

-

t w h

F E s

3.76 y

.



Si la carga Axial Mayorada en la Viga-Eslabn(Link) supera el 15% de su resistencia axial:


162/175

El programa verifica que la longitud de la Viga-Eslabn no exceda la mxima permitida:

( ) p

Determinacin de Rotacin inelstica de la Viga-Eslabn(Link) producto del anlisis:

C d = Factor de Amplificacin de Desplazamiento. (Ductilidad)

I = Factor de Importancia.



Revisin de la rotacin que ocurre en la Viga-Eslabn (Link) en funcin a lamaxima permitida, definida de la siguiente manera:


163/175

0.08 radianes ara: e 1.6 M / V


Interpolacin Lineal para valores de e entre :

1.6 M p / V p < e < 2.6M p / V p

max



Revisin de la Relacin Demanda / Capacidad en Arriostramientos sustituyendo elsismo (E) de las combinaciones por un trmino Q donde se incluyen fuerzas axiales,


164/175

cortes y momentos provenientes del equilibrio al considerar que la Viga-Eslabn(Link) alcanza un valor de corte ltimo en condicin inelstica.

V ult = 1.25R y V n.

Revisin de la Relacin Demanda / Capacidad en la Viga sustituyendo el sismo (E) delas combinaciones por un trmino Q donde se incluyen fuerzas axiales, cortes ymomentos provenientes del equilibrio al considerar que la Viga-Eslabn (Link) alcanzaun valor de corte ltimo en condicin inelstica.

V ult = 1.10R y V n.


165/175


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Diseo de Planchas de Continuidad (Manual: SFD-AISC-360-05)

Resistencia al aplastamiento del Alma de la Columna.

Para columnas en General.


166/175

Para columnas del Ultimo Nivel

Si t fb /d c 0.2 Si t fb /d c > 0.2



Resistencia al pandeo del alma de la Columna.



167/175

Determinacin del Area requerida para las planchas de Continuidad.

Para columnas del Ultimo Nivel




Si A cp 0 No se requieren planchas de Continuidad

Si A cp > 0 Se requieren planchas de Continuidad


168/175

Disposiciones Mnimas de las Planchas de Continuidad (De ser requeridas).

Espesor Mnimo

Ancho Mnimo

Area Mnima


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Diseo de Dobles Planchas Zona del Panel(Manual: SFD-AISC-360-05)

Demanda por Corte en la Zona del Panel.

En sistemas SMF se tiene que: M bn = R y Mp = R y Zb Fyb


169/175

Resistencia por Corte en la Zona del Panel.

Definicin del Espesor Total de plancha Requerido en Zona del Panel.

Espesor requerido de planchas doblesadicionales adosadas al alma de lacolumna en la zona del panel


Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000 Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05)

Longitud No arriostrada en Vigas de sistemas SMF.


170/175


171/175

Diseo Sismo-Resistente en Acero Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000

Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05) Sustitucin de trmino ssmico E en la combinacin por el Trmino Q1para el diseo de la Viga fuera del Eslabn (Link).


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Esbeltez en Arriostramientos de Sistemas SCBF


173/175



Seccin No Compacta Ssmica. Sistema SMF


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Espesor de Doble Planchas y Relacin de Momentos Resistentes Viga / Columna.


175/175

S - Diseño Sismo-Resistente en Acero_Abril 2010

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