FIC-UNI Escuela de Post Grado Comportamiento de Estructuras de Acero
Diseño Sísmico – Parte 2 Dr. Ing. Carlos ZAVALA
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Ejemplo: SCBF Arrisotre y Conexión 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 mínimo valor de Fy
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Ejemplo: SCBF Arriostre y Conexión del Arriostre Ry Fy Ag La fuerza axial requerida en el elemento arriostre será aquella que produzca la fluencia del miembro arriostre = Ry Fy Ag
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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 Las conexiones, juntas y conectores que son parte del sistema resistente a fuerza sísmica (SLRS) deben ser diseñados de acuerdo al Capitulo J de la norma LRFD – AISC -2010 o la versión NTE-090-2014 Capitulo 13.
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Sistemas Estructurales de Porticos y clasificación por ductilidad Los elementos de pórticos resistentes a momentos (MRF) y pórticos arriostrados (BMF) del sistema resistente a la fuerza sísmica (SFRS) deberán cumplir las recomendaciones de esta norma. Algunos elementos del SFRS que experimenten deformaciones inelásticas debidas al sismo de diseño serán denominados elementos de ductilidad moderada o elementos de ductilidad alta. Los elementos diseñados 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.
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Sistemas Estructurales de Porticos Pórticos ordinarios resistentes a momentos (OMF): Son aquellos que pueden proveer una mínima deformación inelástica a sus miembros y conexiones. Este tipo de pórtico no tiene limitaciones en su relación ancho/espesor de sus elementos. Asimismo, no posee limitaciones para zonas protegidas. En este tipo de sistema las conexiones pueden ser rígidas o semirrígidas. Pórticos intermedios resistentes a momentos (IMF): Son pórticos que proporcionan una limitada capacidad de deformación inelástica producida por una fluencia por flexión en vigas y columnas, produciendo falla por corte en las zonas de panel. El diseño de conexiones entre vigas y columnas, incluidas las zonas de paneles y placas de continuidad, se basarán en ensayos de conexiones que proporcionan la capacidad mencionada. Las conexiones viga - columna usadas en el SFRS deberán ser capaces de desarrollar una distorsión angular de entrepiso de 0,02 rad. La resistencia por flexión en la cara de la columna deberá ser al menos 0,80 Mp de la viga conectada para un ángulo de distorsión de entrepiso de 0,02 rad. Pórticos especiales resistentes a momento (SMF): Este tipo de pórtico deberá de proveer una significativa deformación inelástica a través de la fluencia por flexión de las vigas y limitar la fluencia en la zona del panel de la columna. Las columnas deben ser diseñadas para ser más fuertes que las vigas, esperando una fluencia total en las vigas. Se permitirá que ocurra fluencia en las bases de las columnas. Dr. Ing. Carlos ZAVALA – CISMID/FIC/UNI
Sistemas Estructurales de Pórticos y NTE-030 De acuerdo al proyecto de norma sísmica NTE-030 los sistemas son permitidos:
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Sistemas Estructurales de Pórticos y NTE-030 De acuerdo al proyecto de norma sísmica NTE-030 los sistemas son permitidos:
Fuente: Michael D. Engelhardt - Pandeo Local en Viga
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Limitaciones de Ancho Espesor de miembros
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Sistemas de Arriostramiento para Vigas No deben de utilizarse configuraciones con arriostres en diagonal que sólo trabajen en tracción, excepto en los casos de las cubiertas de naves industriales livianas que deberán ser diseñadas en compresión, debiéndose amplificar las fuerzas en los arriostres en 1,5 . En una línea resistente cualquiera de un pórtico, debe existir arriostres diagonales que trabajen en tracción y compresión, sujetos a inversiones de esfuerzo debido a la carga de sismo. La resistencia disponible de las diagonales en tracción, para cada sentido de la acción sísmica, debe ser como mínimo el 30 % del cortante de la línea resistente en el nivel correspondiente.
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Sistemas de Arriostramiento para Vigas Elementos de ductilidad moderada Los arriostres de vigas de ductilidad moderada deberán satisfacer los siguientes requerimientos: Ambas alas de las vigas deberán ser arriostradas lateralmente o la sección deberá 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 flexión del elemento debe ser:
Mr = Ry Fy Z
donde:
Cd = 1,0 Ry = relación entre el esfuerzo de fluencia esperado al mínimo esfuerzo de fluencia especificado, Fy. Z = módulo plástico de la sección.
El espaciamiento máximo entre arriostres debe ser: Lb = 0,17 ry E/Fy (13.5.3.1-2)
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Sistemas de Arriostramiento para Vigas Elementos de alta ductilidad Adicionalmente a los requerimientos de pandeo flexionante, el máximo espaciamiento de los arriostramientos en vigas de ductilidad alta será: Lb = 0,086 ry E/Fy
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CONEXIONES EMPERNADAS La fuerza de corte disponible en las conexiones empernadas usando agujeros estándar 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 diseñados para compartir fuerzas en la unión o la misma componente de fuerza en la conexión. En el caso de una conexión de un arriostre diagonal, la fuerza axial debe ser resistido toda por la soldadura o toda por los pernos. En el caso de una conexión de momento, las soldaduras transmiten la flexión 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 estándar o de ranura corta, perpendiculares a la dirección de carga. En el caso de arriostres diagonales se permite el uso de agujeros agrandados cuando la conexión se diseña como de deslizamiento crítico. Todos los pernos deben instalarse con la pretensión especificada para pernos de alta resistencia. Las superficies de contacto deben satisfacer los requerimientos de conexiones de deslizamiento crítico.
CONEXIONES SOLDADAS Se diseñan usando el capitulo J de la norma AISC- LRFD-2010 Dr. Ing. Carlos ZAVALA – CISMID/FIC/UNI
ZONAS PROTEGIDAS SMF
Zonas Protegidas
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ZONAS PROTEGIDAS SCBF
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ZONAS PROTEGIDAS - EBF
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS - MRF Vigas y columnas con conexiones resistentes a momento, Resistencia a fuerzas laterales por flexion y 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 Ventajas • Versatilidad arquitectonica • Seguridad y alta ductilidad
Desventaja • Rigidez elástica pequeña Dr. Ing. Carlos ZAVALA – CISMID/FIC/UNI
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS Como lograr un comportamiento dúctil: Entender y controlar el comportamiento inelastico:
•
Escoge los elementos que trabajaran como fusibles, los que fluirán con el terremoto y escoge donde se desarrollarán tus rotulas plásticas
•
Detalla las zonas de desarrollo de las rotulas plásticas, de manera que sean capaces de mantener la rotación inelástica antes que ocurra una inestabilidad o una rotura.
•
Diseña los otros elementos para que sean mas Fuertes que las zonas plásticas. Dr. Ing. Carlos ZAVALA – CISMID/FIC/UNI
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 Posible ubicación de rotulas plasticas
Columna (Fluencia por flexión y carga axial)
Zona de Panel (Fluencia por corte)
Viga (Fluencia por Flexión)
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
Rotulas Plásticas En Vigas
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
Rotulas Plásticas Zonas de Panel
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
Rotulas Plásticas En columnas Potencial piso blando
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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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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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