Zavala SeismicDesign Parte 2

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FIC-UNI Escuela de Post Grado Comportamiento de Estructuras de Acero Diseño Sísmico – Parte 2 Dr. Ing. Carlos ZAVALA [email protected]

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Diseño sismoresistente en acero estructural II.

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  • FIC-UNI Escuela de Post Grado

    Comportamiento de Estructuras de Acero

    Diseo Ssmico Parte 2

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA

    [email protected]

  • Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    Ejemplo: SCBF Arrisotre y Conexin del Arriostre

    Para dimensionar el elemento

    La fuerza esperada se calcula con las

    combinaciones de carga de la norma

    La Resistencia se calcula con el mnimo

    valor de Fy

  • Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    Ejemplo: SCBF Arriostre y Conexin del Arriostre

    La fuerza axial requerida en el elemento

    arriostre ser aquella que produzca la

    fluencia del miembro arriostre = Ry Fy Ag

    Ry Fy Ag

  • 2 - Conexiones

    Sistemas estructurales de porticos

    Uniones con pernos

    Uniones soldadas

    Zonas Protegidas

    Planchas de continuidad y rigidizadores

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

  • Conexiones

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    Las conexiones, juntas y conectores que son parte del sistema

    resistente a fuerza ssmica (SLRS) deben ser diseados de

    acuerdo al Capitulo J de la norma LRFD AISC -2010 o la

    versin NTE-090-2014 Capitulo 13.

  • Sistemas Estructurales de Porticos y clasificacin por ductilidad

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    Los elementos de prticos resistentes a momentos (MRF) y prticos arriostrados

    (BMF) del sistema resistente a la fuerza ssmica (SFRS) debern cumplir las

    recomendaciones de esta norma. Algunos elementos del SFRS que

    experimenten deformaciones inelsticas debidas al sismo de diseo sern

    denominados elementos de ductilidad moderada o elementos de ductilidad alta.

    Los elementos diseados para desarrollar una ductilidad moderada o alta,

    deben cumplir las recomendaciones del numeral 13.4.

    Las secciones que desarrollaran durante un sismo ductilidad moderada o alta,

    deben tener alas continuamente conectadas al alma o almas.

  • Sistemas Estructurales de Porticos

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    Prticos ordinarios resistentes a momentos (OMF): Son aquellos que pueden proveer una mnimadeformacin inelstica a sus miembros y conexiones. Este tipo de prtico no tiene limitaciones en surelacin ancho/espesor de sus elementos. Asimismo, no posee limitaciones para zonas protegidas. Eneste tipo de sistema las conexiones pueden ser rgidas o semirrgidas.

    Prticos intermedios resistentes a momentos (IMF): Son prticos que proporcionan una limitadacapacidad de deformacin inelstica producida por una fluencia por flexin en vigas y columnas,produciendo falla por corte en las zonas de panel. El diseo de conexiones entre vigas y columnas,incluidas las zonas de paneles y placas de continuidad, se basarn en ensayos de conexiones queproporcionan la capacidad mencionada. Las conexiones viga - columna usadas en el SFRS debern sercapaces de desarrollar una distorsin angular de entrepiso de 0,02 rad. La resistencia por flexin en lacara de la columna deber ser al menos 0,80 Mp de la viga conectada para un ngulo de distorsin deentrepiso de 0,02 rad.

    Prticos especiales resistentes a momento (SMF): Este tipo de prtico deber de proveer unasignificativa deformacin inelstica a travs de la fluencia por flexin de las vigas y limitar la fluencia enla zona del panel de la columna. Las columnas deben ser diseadas para ser ms fuertes que las vigas,esperando una fluencia total en las vigas. Se permitir que ocurra fluencia en las bases de las columnas.

  • Sistemas Estructurales de Prticos y NTE-030

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    De acuerdo al proyecto de norma ssmica NTE-030 los sistemas son permitidos:

  • Sistemas Estructurales de Prticos y NTE-030

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    De acuerdo al proyecto de norma ssmica NTE-030 los sistemas son permitidos:

    Fuente: Michael D. Engelhardt - Pandeo Local en Viga

  • Limitaciones de Ancho Espesor de miembros

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  • Sistemas de Arriostramiento para Vigas

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    No deben de utilizarse configuraciones con arriostres en

    diagonal que slo trabajen en traccin, excepto en los casos de

    las cubiertas de naves industriales livianas que debern ser

    diseadas en compresin, debindose amplificar las fuerzas en

    los arriostres en 1,5 .

    En una lnea resistente cualquiera de un prtico, debe existir

    arriostres diagonales que trabajen en traccin y compresin,

    sujetos a inversiones de esfuerzo debido a la carga de sismo.

    La resistencia disponible de las diagonales en traccin, para

    cada sentido de la accin ssmica, debe ser como mnimo el

    30 % del cortante de la lnea resistente en el nivel

    correspondiente.

  • Sistemas de Arriostramiento para Vigas

    Elementos de ductilidad moderada

    Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI

    Los arriostres de vigas de ductilidad moderada

    debern satisfacer los siguientes requerimientos:

    Ambas alas de las vigas debern ser arriostradas

    lateralmente o la seccin deber ser arriostrada

    torsionalmente.

    El arriostramiento en vigas debe cumplir los

    requerimientos descritos para arriostramiento

    lateral o torsional de las vigas, donde la

    resistencia requerida en flexin del elemento debe

    ser:

    Mr = Ry Fy Z donde:

    Cd = 1,0

    Ry = relacin entre el esfuerzo de fluencia

    esperado al mnimo esfuerzo de fluencia

    especificado, Fy.

    Z = mdulo plstico de la seccin.

    El espaciamiento mximo entre arriostres

    debe ser:

    Lb = 0,17 ry E/Fy(13.5.3.1-2)

  • Sistemas de Arriostramiento para Vigas

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    Elementos de alta ductilidad

    Adicionalmente a los requerimientos de pandeo

    flexionante, el mximo espaciamiento de los

    arriostramientos en vigas de ductilidad alta ser:

    Lb = 0,086 ry E/Fy

  • CONEXIONES EMPERNADAS

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    La fuerza de corte disponible en las conexiones empernadas usando agujeros estndar

    deben calcularse como conexiones de aplastamiento. La fuerza nominal de contacto en los

    agujeros de pernos no debe ser menor que 2,4dtFu.

    Pernos y soldaduras no deben ser diseados para compartir fuerzas en la unin o la misma

    componente de fuerza en la conexin. En el caso de una conexin de un arriostre diagonal, la

    fuerza axial debe ser resistido toda por la soldadura o toda por los pernos. En el caso de una

    conexin de momento, las soldaduras transmiten la flexin y los pernos del alma transmiten

    el corte, en este caso no se considera que se comparte las fuerzas.

    Los agujeros de los pernos deben ser estndar o de ranura corta, perpendiculares a la

    direccin de carga. En el caso de arriostres diagonales se permite el uso de agujeros

    agrandados cuando la conexin se disea como de deslizamiento crtico.

    Todos los pernos deben instalarse con la pretensin especificada para pernos de alta

    resistencia. Las superficies de contacto deben satisfacer los requerimientos de conexiones de

    deslizamiento crtico.

    CONEXIONES SOLDADASSe disean usando el capitulo J de la norma AISC- LRFD-2010

  • ZONAS PROTEGIDAS SMF

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    Zonas Protegidas

  • ZONAS PROTEGIDAS SCBF

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  • ZONAS PROTEGIDAS - EBF

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS - MRF

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    Ventajas Versatilidad arquitectonica

    Seguridad y alta ductilidad

    Desventaja

    Rigidez elstica pequea

    Vigas y columnas con conexiones resistentes amomento, Resistencia a fuerzas laterales por flexiony corte en vigas y columnas

    Desarrolla ductilidad por:- Fluencia por flexion en vigas- Fluencia por corte en zonas de panel viga - columna- Fluencia por flexion en columnas

  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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    Como lograr un comportamiento dctil:

    Escoge los elementos que trabajarancomo fusibles, los que fluirn con el

    terremoto y escoge donde se

    desarrollarn tus rotulas plsticas

    Detalla las zonas de desarrollo de lasrotulas plsticas, de manera que sean

    capaces de mantener la rotacin

    inelstica antes que ocurra una

    inestabilidad o una rotura.

    Disea los otros elementos para que seanmas Fuertes que las zonas plsticas.

    Entender y controlar el comportamiento inelastico:

  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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    Posible ubicacin de rotulas plasticas

    Viga(Fluencia por Flexin)

    Zona de Panel(Fluencia por corte)Columna

    (Fluencia por flexin y carga

    axial)

  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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    Rotulas PlsticasEn Vigas

  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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    Rotulas PlsticasZonas de Panel

  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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    Rotulas PlsticasEn columnasPotencial piso blando

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  • PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS

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