Normas específicas para el diseño y Detalles de edificios de acero

8/3/2019 Normas especficas para el diseo y Detalles de edificios de acero

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EUROCDIGO 8Antecedentes y aplicaciones

Difusin de informacin para la formacin Lisboa, 10-11 de febrero de 2011 1

de edificios de acero

Ilustraciones de diseo

Andr PLUMIERUniversidad de Lieja

Universidad de Lieja

Hughes SOMJAINSA Rennes


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General

Difusin de informacin para la formacin Lisboa 10-11 de febrero de 2011 2

Objetivo de diseo para estructura disipativa:

un mecanismo global de plstico en un esquema decidi

Por qu global?Tener numerosas zonas disipativas para disipar ms energyp

Para evitar la excesiva deformacin plstica local como resultado deconcentracin de deformaciones en pocos lugares

concepto un b concepto

= d \/ h

b concepto = d \/ hu 4 tagesb concepto = concepto un\/ 4

Por qu en un esquema decidido?Porque no es pensable que todas las zonas de la estructura concharacterisics ideal para deformaciones plsticas


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General


= > D i s e o d e s t r u c t u r e g p d i s i p a t i v

1. Definir el objetivo: un mecanismo mundial

2. Pagar un precio por el mecanismo que global:Criterios para numerosas zonas disipativas

otras de las zonas de plsticas

.

Por ejemplo - en acero: reglas para las conexiones

clases de seccionescapacidad de rotacin de plstico

- En concreto compuesto acero: posicin del eje neutro


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General


Definicin del objetivo mecanismo plstico mundial

Momento resiste a marcos: articulaciones plsticas en flexin en los extremos de la vi

no plstico cortante en vigasno plstico en conexionesbisagras no plsticos en columnas

Marcos con refuerzos concntricos:

F2

p

Marcos con refuerzos excntricas:enlaces dedicado

F1

ePST

en pl stico cizalladura o flexi

L

e

p


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General


Definicin del objetivo mecanismo plstico mundial

P u e d e h a b e r t i p o l o g a s d i s t i n t a s d e l a h a b i t u a l o n e s y

Ejemplo=> similar al muro de hormign armado: 1 gran bisagra de plstico


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General


Local

Disipa

MECANISMOS LOCALES

DISIPA NO DISIPA

N

Mecanismos localesNo disipa disipa

&No disipa

Compresin o tensin produciendo

V

Fracaso del perno en tensin

V

M

F

Rendimiento de cizalla

FDesliz con friccin

M

Deformaciones plsticas en zona estrecha

MM

Flexin o cortante de componentes plsticosde la conexin F

Ovalization del hoyo

M

Pandeo local (elstica)


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General


Caractersticas necesarias de acero

Acero de construccin clsica Dureza de Charpy : absorbe energa min 27J (a t uso ) Distribucin producen tensiones y dureza tal que:

lo que en esos lugares antes de salir de las dems zonas elstico

gama f YMA fdesi n

Correspondencia entre

realidad

se requiere


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General


Caractersticas necesarias de acero F condiciones de zonas disipativasypara lograr fYMAX rea fdesi npara tener una referencia correcta en el diseo de la capacidad

3 posibilidadesunCalcular teniendo en cuenta ue en las zonas = 1,1 f ,

OVfactor de material reforzado f: nominalyOV= fy, real \/ fy

=OV Ex: S235, OV= 1,25 => f y, mx. = 323 N\/mm 2

una valor superior fy, mx. se especifica para las zonas disipativas, y

para disipativaUso nominal f para zonas disipativas, con f especificadoy y, mx.

yEx: S235 disipativas zonas con f y, mx. = 355 N\/mm 2

Zonas no disipativas S355c) fy, mx. de zonas disipativas se mide

es el valor utilizado en el diseo de =>0V = 1


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General


TIPO de estructura Clase de ductilidad

DCM DCHMarco resistencia a momento 4 5 \/ u 1

Marco con refuerzos concntricos

tipo diagonal

Tipo V4 4

22,5

arco con re uerzos exc n r co u 1

Pndulo invertido 2 2 \/ u 1Estructuras con ncleo de hormign armado y muros

Marco resistir momento + refuerzos concntricos 4 4 \/ u 1

Desmontes concretas no conectados en contacto conmarco

Desmontes concretos conectados => compuesto

2 2

Desmontes concretos aislados en el marco

45 \/ u 1


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General


Criterios aplicables a la estructura primaria

Criterios de ductilidad local: ft

b

Libre eleccin: zonas disipativas locales pueden ser=> en elementos estructurales=> en conexiones Pero la efectividad para demostrar

wtd

Si OK de conexiones de fuerza semirrgidas o parcial:Capacidad de rotacin adecuada < => deformaciones globales

Analiza efecto de deformaciones de las conexiones de derivaCapacidad de deformacin plstica de elementos

f f

=> clases de secciones del Eurocdigo 3

ase e uc ac or e compo ruz c ase secc onaDCH q > 4 clase 1GC. 2 q clase 4 2DCM 1,5 q 2 clase 3DCL q 1,5 clase 1, 2, 3, 4


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Marco de momento resiste a acero


Ilustracin de diseo 1 g

Acero momento resiste a marco



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Objetivos del diseo

Plstico bisagras en vigas o sus45

6

conexiones, no en las columnas'Dbil rayo fuerte columna' WBSC

Ductilidad global

3

2

1

2, 9 m

Capacidad de rotacin plstico en viga

termina: 2

Y1 Y2 Y3 Y4

Ductilidad local=> clases de secciones

x 6

6m

Resistencia ssmicaMarcos interiores y perifricas de momento

x 4

6m

6m

P: Max 5 \/ = 5 x 1, 3 = 6,5u 1q = 4 elegido

x 3

x 2

6m

=> DCM Secciones de clase 1 o

8 m 8 m 8 m

x 1

6m


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Pasos de diseo

Diseo preliminare n r as secc ones e a v ga m n esv ac nbajo gravedad de carga

Iteraciones hasta que todos disear criterios cumplidas- secciones de columna comprobacin \"Dbil rayo fuerte columna\"- m masa ssmica = (G + EI Q)

- erodo t por la frmula de cdigo- cizalla base resultante F => fuerzas de plantasb- anlisis esttico fotograma de un plano

lateral loads magnificadas por torsin factor => Elateral cargas mag- anlisis esttico gravedad de carga ( Q + G)2I- verificacin de la estabilidadEfectos P- parmetro

2I- desplazamiento comprueba en terremoto 'servicio' = diseo x 0,5 EC

- Accin de combinacin de efectos E + G + q2I- con roes e se o: ress enca e seccon nes a a e eemen

- Diseo de conexiones- Diseo con RBS reducido haz secciones


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Sitio y construccin de datos gR ,Importancia de la construccin; edificio de oficinas, = 1,0ME => un = 2,0 m\/sg 2

Carga Q = 3 kN\/m 2

spec ro e se o; poSuelo B => de cdigo: S = 1,2 T = 0,15sB T = 0,5SC T = 2SDFactor de comportamiento: q = 4

VigasAsumi arreglado en ambos extremos. Abarcan l = 8 m pLmite de desviacin: f = l 300 bajo G + Q

f = pl \/ 384EI = l\/3004

- direccin x: IPE400 Wpl = 1307.10 mm3 3 Yo = 23130.10 mm4 4- y de la direccin: IPE360 Wpl = 1019.10 mm3 3 ME = 16270. 10 mm4 4

=> iteraciones


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Despus de iteraciones

Vigas direccin x: IPE 500 Yo = 48200.10 mm4 4

Wpl = 2194.10 mm3 3

direcci n y: 450 IPEA Yo = 29760.1 Wpl = 1494.10

Columnas: HE340M: MEeje fuerte = Me = 76370.10 mm4 4

MEeje dbil = Me = 19710.10 mmz 4 4

WPL, eje fuerte = mm 4718.103 3 WPL, weakaxis = mm 1953.103 3

Verificacin dbil rayo fuerte columna (WBSC):

RBRC 3,1 MMo os => cr er os

Masa ssmica suelo considerado como nivel de fijeza

vigasPL,columnasPL,

m = G + EI Q 3 2I EI = 0,15

Nota: marco de acero = masa ssmica de 7,5%,podran tomarse constantes en iteraciones

G + EI Q pisos = masa ssmica 70%


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Evaluacin de diseo ssmico distorsionar utilizando el mtodo de 'transversales'

Estimado fundamental perodo t de la estructura:T = C Ht

3\/4 C = 0,085t H = 6 x 2,9 m = 17,4 m

=> T = 0,085 x 17,4 3\/4 = 0,72 sAceleracin de diseo pseudo S (T):d T < T < TC D

S (T) = (2,5 a x s x T) \/ (q x T) = (2, 5 x 2 x 1, 2 x 0,5)\/(4x0,72) = 1,04 m\/sd g C2

bRFbR = mS (T) = 3060.10 x 1,04 x 0,85 = 2705.10 N = 2705 kNd 3 3

6 marcos mismos diafragma de piso eficaz bX bX bR

Torsin por amplificar f bX por = 1 + 0, 6 x \/ L = 1 + 0,6 x 0,5 = 1,3FbX incluyendo la torsin: FbX = 586 kN

Pisos fuerzas distribucin Triangular en kNF1 = 27,9 F2 = 55,8 F3 = 83,7 F4 = 111,6 F5 = 139,5 F6 = 167,5


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Resultados del lateral fuerza anlisis mtodo

DiagramaDe

MomentosBajo E


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Diagrama de momento flector: E + G + q2I

Unidades: kNm


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Estado lmite ltimo. Requisito de no contraer

Condicin de resistencia R ed ddValor de diseo e del efecto de la accin en una situacin de diseo ssmico:dE = gd k, j P + + 2I.QKi + 1AEdEn MRF: Comprobar articulaciones plsticas en los extremos de la vigaMPL, RdM Ed

Limitacin de 2NDefectos de ordenSi es necesario, 2ND efectos de orden son tenidos en cuenta en el valor de ed2NDmomentos de orden ptot dr 1St momentos de orden vtot h en cada pisoV cortante ssmica total en lantas consideradaH altura de plantasPtot G total en y sobre el piso

Ptot

Dr = q.dre

r s eReglas 0,1 => Efectos P- insignificantes

N

V

N

h 0,1 < ,=> multiplicar los efectos de la accin por 1 \/(1-) Siempre: 0,3


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Limitacin de daos

No estructurales elementos materiales frgiles conectados a la estructura:

Elementos no estructurales dctil :Elementos no estructurales sin interferir con deformaciones estructurales

hd 005,0r hd 0075,0r

(o no elementos no estructurales):dr deriva interstorey de diseo

hd 010,0r

factor de reduccin para el menor perodo de retorno de la accin ssmicaasociado a la exigencia de limitacin de daos.

= 0,4 de importancia las clases III y IV

= 0,5 para importancia clases I y II


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Resultados del lateral fuerza anlisis mtodo

Mtodo de fuerza lateral = E + G + s Ei. QG + Ei. Q = 35,42 kN\/m

Absoluta Diseo PisosCizalla

Total

Interstorey

Storey

ment deel

lanta

n ers oreydrift

(d -d):me i-1

a erafuerzas

G xme

en plantasG xme

gravedadcarga en

Pisos

alturaE:me

sencoeficiente

(E -E):me i-1

d [m]med [m]r V [kN]me

Vtot [kN] Ptot [kN]

h [m]me

E0 d0 0 DR0

E1 d1 d 0,033 R1 0.033 v 1 27,9 Vtot 1 586,0 p tot 1 h 5100 1 2,9 1 0,100

E2 d2 d 0,087 R2 0,054 v 2 55,8 Vtot 2 558,1 p tot 2 4250 h 2 2,9 2 0,141

E3 d3 d 0,139 R3 0,052 v 3 83,7 Vtot 3 502,3 p tot 3 h 3400 3 2,9 3 0,122E4 d4 d 0,184 R4 0,044 v 4 111,6 v tot 4 418,6 p tot 4 h 2550 4 2,9 4 0,093

E5 d5 d 0,216 R5 0.033 v 5 139,5 v tot 5 307,0 p tot 5 h 1700 5 2,9 5 0,062

E6 d6 d 0,238 R6 0,021 v 6 167,5 v tot 6 167,5 p tot 6 850 h6 2,9 6 0,037


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2NDefectos de orden2

= 0,1223=> aumento de M, V, N, d en elementos en pisos 2 y 3r

=> hacer resistencia

Controles en terremoto de servicioInterstorey aleje d mx.: D = 0,5 x 0,054 x 1 \/ (1-) = 0,031 ms sLmite: 0,10 h = 0,1 x 2,9 m = 0,029 m 0,31 m


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Anlisis dinmico Mtodo de superposicin modal

Se analiza un fotograma nico plano en cada direccin x o yEfectos de torsin por = 1,3=> una para el anlisis: un = 2 x 1,3 = 2,6 m\/sy2

Salida:

T = 1,17 s > 0,72s1 FbX = 586 kN mtodo de fuerza lateral un fotogramaFbX = 396 kN respuesta dinmica un fotograma

Anlisis ms refinado => economa

Deriva interstorey haba reducido d mx.:sD = 0,5 x 0,035 x 1 \/ (1-0,137) = 0,020 msLmite: 0,10 h = 0,1 x 2,9 m = 0,029 m > 0,02 m => OK


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Resultados del mtodo de superposicin modal

DiagramaDe

MomentosBajo E


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Su er = E + G + G kN\/m

Resultados del mtodo de superposicin modal

Absolutadis lacem

Diseointerstore

Pisoslateral

CizallaTotalPisos acumulativa

Interstoreyderiv

Pisos ENT de laplantas:

ydrift

(d -d):me i-1

fuerzas

G xme

en

Pisos E:me

gravedadcargar enPisos E:me

a uraG xme

h [m]

sensibilidadcoeficiente

me d [m]r V [kN]me tot Ptot [kN]E0 d0 0 dR0E d d 0,022 0,022 V 26,6 v 396,2 p h 5100 2,9 0,099

E2 d2 0,057 d R2 0,035 V2 42,9 v tot 2 369,7 p tot 2 4250 h 2 2,9 2 0,137

E3 d3 d 0,090 0.033 V3 V 50,0 tot 3 326,8 p tot 3 h 3400 3 2,9 3 0,118

E4 d4 d 0,117 R4 0,027 V4 61,1 v tot 4 276,7 p tot 4 h 2550 4 2,9 4 0,086

E5 d5 d 0,137 R5 0,020 V5 V 85,0 tot 5 215,6 p tot 5 h 1700 5 2,9 5 0,054

E6 d6 d 0,148 R6 0,012 V6130,6

Vtot 6 130,6 p tot 6 850 h6 2,9 6 0,027


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Controles de elementos

Efectos de la accin a considerar son:

EEd,OVGEd,Ed 1,1 NNN

Tengan en cuenta:- Seccin reforzado = M PL R \/ MEd

EEd,OVGEd,Ed

,OV,

1,1 VVV

- F material reforzado y, real\/ fy, nominal = OV

Pandeo de columnLongitud de pandeo = 2,9 m = altura de pisosNb, Rd = 9529 kN > 3732 kN en tierra nivel Vale

Articulaciones plsticas en base de la columnaInteraccin M: N Eurocdigo 3 (EN1993-1-1 cl 6.2.9.1)

Ed

2I

Ed

PL, Rd

,un \/A = (A-2bt) = (31580 2 x 309 x 40) \/ 31580 = 0,22 > 0,17 (n =)fMPL, y, Rd= fYDx w PL, y, Rd= kNm 1674,89

MN, y, Rd = MPL, y, Rd n Ed = 426 kNmComo n < un => MN, z, Rd = MPL, z, Rd = 693 kNm > MEd = 114 kNm=> resistir momentos > disear efectos de accin mEd = M (E + Q + G)2I


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Otros controles

Viga lateral pandeo torsional

en conex n e v ga co umna = PL

Soportes lateralespuede ser necesario


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Paneles web de columnaM Sd, sup

Zona de grupo ColumnaD

TF

VWP, Ed

hdleft MPl, Rd, derecho

h

TF

DC TF, derecha

Efecto de la accin ssmica

M Sd, inf

En el panel de web de columna

VWP, Ed = Mizquierda de PL, Rd,\/ (dizquierda2Tf, izquierda) + Mderecho de PL, Rd,\/ (dderecho 2tf, derecho) + VEd, columnaA menudo: VWP, Ed > VWP, Rd

soldadas en web o colocado \/ a weblas soldaduras de resistencia de cizallamiento de placa


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Las zonas de Dissipatives pueden ser en vigas o en conexiones

Misma exi encia de ductilidad loc = \/ 0, 5 L > 35 mradp DCH

mrad > 25 DCM (q > 2)p

bajo cargas cclicas a pfuerza degradacin < 20 %

Condicin de diseo conexin Si son zonas disipativas en vigas => M RD, conexin 1, 1 OVMHaz de PL, Rd,

Si disipa las conexiones=> diseo de capacidad se refiere a la resistencia plstica de conexin


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Conexiones: ECevitar la localizaci


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Diseo de conexiones de la columna de viga

Detalle: No en EC8 en los anexos nacionales, en AISC2000, AFPS2005 Sin embargo 1 caracterstica comn:Tipos de conexin y las clases correspondientes de ductilidad

Mximo

ma a

Woolf

ase e uc a permpo e conex n

Europa NOS

Haz pestaas soldadas, web de viga atornillada auna ficha de distorsin soldada a la brida de la columna. 34 Fig.

DCL * OMF *

Haz pestaas soldadas, web de viga soldada auna ficha de distorsin soldada a la brida de la columna. 31 Fig.

DCH SMF

Haz bridas atornilladas, haz web atornillada a una

DCH SMFdistorsionar brida soldada tocolumn de ficha. 35 Fig.Unstiffened de placa de final soldada a la viga yatornillada a la brida de columna por 4 filas de pernos. Fig.36

DCH SMF

Placa de extremo rgida soldada a la viga y DCH SMF

atornillada a la brida de columna por 8 filas de pernos. 37 Fig.Seccin de viga reducida. Haz pestaas soldadas, haz websoldadas para distorsionar ficha soldada a la brida de la columna. Fig.38

DCH SMF

.Haz y atornilladas a la brida de columna por 4 filas de pernos.Igual que Fig.36, pero con secciones de brida reducida.

* Puede ser considerado para DCM (equivalente al FMI) en algunos pases


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Acero fue ductile

Northridge de 1994


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Bridas de viga soldadas,

web de viga atornillada aficha de cizalladura soldada a

abrazadera de columna

ficha de cizalladura soldada a brida de columna.

DCL baja ductilidad

-


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Unstiffened de placa de final soldada aHaz y atornilladas a la brida de columna

Placa de extremo rgida soldada aHaz y atornilladas a la columna

DCM - DCH

DCM - DCH


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Detalles del agujero de acceso soldadura en FEMA

Criterios de diseo0, 5b a 0, 75b0, 65 h s 0, 85 h

b: brida anchoh: haz profundidad

Dogbone o RBS reducida seccin de viga.

Haz pestaas soldadas, web de viga soldada a

ficha de cizalladura soldada a brida columna DCM - DCH

, ,b = b 2 ce


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ESTADOS UNIDOS. rea de los Angeles. 2

Grenoble.F brica de Ski


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Un comentario

Si haz bridas estn soldadas a las bridas de la columnay web haz est soldada a una ficha de cizalladura soldada a la brida de columna las soldaduras a tope de pestaa transmitir mPL, bridas las soldaduras web transmiten m + cortante v,

MRD, conexin 1,1 OVMHaz de PL, Rd,

MPL, bridas = b t f (d + t)f f y f MPL, web= t f d \/ 4w

2y

MRD, la web, la conexin 1,1 OVMPL, web= 1,1 OVt f d \/ 4w 2 y

=> ficha de distorsin ms fuerte que la web=> Soldaduras superior e inferior en cizalla ficha requerida

Adems de las soldaduras de filete de web para distorsionar


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Diseo de conexin

-

IPE A 450

L 340 M6

0

60

70

167

0

60

13,1

60

4 M 36

IPE 500 82

82

82

100

100

0

IPE A 4506 M 20

150

50

16

70

82

60

10

601

3,1

IPE 500

70

4 M 36

130

35

40 406

0

L 340 M


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Diseo de conexin atornillada

C a p a c i d a d d e s i g n p y g MRD, conexin 1,1 OVMHaz de PL, Rd,= 1,1 x 1,25 x 778,9 = 1071 kNm

60

60

70

167

0

60

131

60

4 M 36

Plegado de momento mRD, conexin

82

82

82100

100

0

IPE A 4506 M 20

=> 4 filas x 2 pernos 10,9 M36

fila 1: h = 50016 + 70 = 554 mmr16

0

82

60

10

601

31

70

4 M 36

fila 2: h = 50016-70 = 414 mmrResistencia F TR, DrM36 tensin:F = 0, 9f a \/ = 0, 9 x 1000 x 817\/1, 25 = 588 kN

60

7

,

MRD, conectar= (554++ 414) x 2 x 588 = 1138 > 1071kNmL 340 M


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VRD, conexin V Ed, G + 1,1 OVVEd, E Diseo de capacidad

V = M 2 \/, ,VEd, G = 0,5 x 8 x 45,2 = 180,8 kN [G + Q = 45, 2 kN\/m]2IVRD, conexin 180,8 + 1,1 x 1,25 x 194,7 = 448 kN

0

60

6

70

167

0

6

131

0

60

4 M 36

82

82

81

100

100

IPE A 4506 M 20

Cortante VRD, conexin16

70

82

60

601

31

IPE 500

70

4 M 36

=> 6 Tornillos M20 10,9 en lados de webTornillos de resistencia: 6 x 122, 5\/1, 25 = 588 > 448kNResistencia de rodamiento de la placa:

60

L 340 M

VRD, placa= (6 x 193 x 40) \/(10 x 1,25) = 3705 > 448kN


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Diseo de placa final

Fuerza de tensin f aplicando una pestaa para placa de final:,FTR, Dr= MRD\/ (500 - 16) = 2213 kN

4 MPL, 1, Rdx = FTR, Dr x x mM: superficie (70 mm) de la brida de eje del perno distancia

Rendimiento en carretera, no en la placa:4 MPL, 1, Rdx > FTR, Dr x x m

PL, 1, Rd= (l.EFFx t x f) \/ 4y M0lEFF= 300 mm M0 = 1,0f = 355 N\/mmy

2

IPE 500

(4x300xt x 355) \/ 4 = 2213.10 x 702 3

t = 38,1 mm min. L 340 MIPE 500FTR, Dr

t = 40 mm


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Verificacin de la resistencia de la placa de extremo y abrazadera de columna a puetazop, Rd TR, Dr

Verificacin idntico para la placa de extremo y abrazadera de columna:mismo espesor 40 mm y f = 355 N\/mmy 2

TR, Dr= 553 kNBp, Rd resistencia de cizallamiento puetazos a un cilindrodimetro dm cabeza del perno = 58 mm para tornillo M36t de placa = 40 mmpBp, Rd = 0,6 d m f t = 0, 6 x 3, 14x58x40x500 \/1,25 = 2185.10 np u 3

= 2185 kN > 553 kN

Soldaduras entre vigas y placas de fondo

adecuada preparacin y ejecucin (V surcos, soldadura de ambos lados) satisfacer el criterio reforzado => ningn clculo necesario


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Verificacin del panel web de columna de cizalla

Articulaciones plsticas en secciones de carretera junto a la columnaCizalladura del diseo vWP, Ed en la zona de grupo:VWP, Ed = Mizquierda de PL, Rd,\/ (dizquierda2Tf, izquierda) + Mderecho de PL, Rd,\/ (dderecho2Tf, derecho) + VSD, cDescuidar V SD : VWP Ed = 2 x 1071. 10 \/(377-2x40) = kN 72123VWB, Rd = (0,9 f ay WC) \/ (3 x M0) = (0, 9 x 355 x 9893) \/ 3= 1824 kN 50 mm

150

IPE 500

3550

IPE A 450

130


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Verificacin del panel web de columna en compresin transversalc, wc, Rd WC EFF, c, wc WC y, wc M0

k y de configuracinWCen 1,0bEFF, c, wc= t + 5 (t + s) = 16 + 5 (40 + 27) = 351 mmFB FC

ac en o caso om so e as p acas e conex n e vFc, wc, Rd = 351 x 21 x 355 = 2616. 10 N = 2616 kN > F3 TR, Dr= kN 2213

Una comprobacin ms completaincluyen conectar placas de rayos en la direccin yb = t + 5 (t + s) = 16 + 5 (40 + 27++ 40 + 40) = mm 751, ,

Verificacin del panel web de columna en tensin transversal= bc, wc, Rd EFF, c, wc WC y, wc

idntico al anterior, satisfecho


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Comentarios sobre las opciones de diseo

Diseo regida la limitacin de desviaciones:- P- terremoto de diseo- deriva Inter-Storey terremoto de servicioHaz secciones poseen un margen de seguridad para resistencia a diseo ECMHaz de PL, Rd,= 778 kNm > M Ed = kNm 591 (peor momento caso)

Reduccin de las secciones de la viga localmente por 'dogbones' o RBS- cambiar la rigidez de la estructura por pocos %

- conexiones

MHaz de PL, Rd,podra reducirse a 778\/591 = 1,32 e uc r e momen o e a conex n se

Ed, conexin

= 1,1OV PL, haz de Rd

, Perno reducir dimetros, espesor de la placa de extremo...

En las columnas de permetro, relacin mHaz de PL, Rd,\/ Ed = 1,61


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Influencia del aumento de la flexibilidad debido a RBS

El aumento de la flexibilidad del marco y :- por aproximadamente el 7% (cdigo canadiense)- Revisin de factores de amplificacin 1 \/ (1-)

Pisosn ers orey er

sensibilidad coeficiente amplificacinfactor 1 \/ (1-)

Sin Con RBS Con RBS

1 0,099 0,105 1,112 0,137 0,147 1,17

4 0,086 0,092 15 0,054 0,057 160.027 0,028 1


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Influencia de la distancia RBS para conexin en el momento de diseo

un = 0,5 x b = 0,5 x 200 = 100 mm

s = 0,65 x d = 0,65 x 500 = 325 mm

Distancia RBS a cara de columnaun + s\/2 = 162,5 + 100 = 262 mm

Momento de flexin lineal entre final de viga -1 \/span 3

=> Diseo curvado momento en RBS

L'

d, RBS

= 596 x (2666262) \/ 2666 = 537 kNm

M

RBS

RBS

x

VEd, E

x'

VEd, E

HC


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Definicin de la seccin corta por RBS.

c en el intervalo 0, 20b-0, 25b c = 0, 22b = 44 mmIPE500 PL, yfy x 355 = 778. Nmm 10Momento de pestaa: b t f (6D - t) = 16x200x355(50016)f y f = 549. Nmm 106

Momento de Web:f t (d - 2t) 4 = 10, 2 x 355 (500 32)w f 2 2 = 198. Nmm 106

Debido a la raz radios web-pestaa junctions:(778549198) = 31. Nmm 106

Momento plstico de menor IPE500e

Momento de pestaa: b t f (d-t) = 16x112x355(50016) = 308. Nmm 10e f y f 6Momento plstico RBS: MPL, Rd, RBS= (308++ 198++ 31) 10 = 537.10 Nmm6 6

ara nes e a r cac n: ra o r R = (4C + s) \/ 8 c = (4 x 32 + 325) \/(8 x 32) = 857 mm2 2 2 2


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Diseo de momento y cortante en la conexin

VEd, E = M 2PL, Rd,, RBS \/ L'

L'= 8000377-(2 x 262, 5) = 7098mm

= L'Ed, E VEd, G en RBS debido a la gravedad G + p: v2I Ed, G

= 0, 5 x 7, 098 x 45, 2 = 160,4 kN

LRBS RBS

VEd, E = VEd, G+ 1,1 OVVEd, EVEd, E = 160, 4++ 1, 1 x 1, 25 x 151 = 368 kN

VEd, EMPL, Rd, RBS

VEd, EMPL, Rd, RBS

HC

MEd, conexin = 1,1 OVMPL, Rd,, RBS+ VEd, E dist x xx = a + s\/2 = 262, 5 mm

x x'

MEd, conexin = 1, 1 x 1, 25 x 537++ 368 x 0, 2625 = 834 kNmDebido a RBS, MEd, conexin reducido de 1071 kNm a 834 kNm =-28%

VRD, conexin 448 kN sin RBS VRD, conexin 368 kN con RBSReduccin de la distorsin de diseo en conexin = - 21%


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Compuesto acero concreto momento resiste a marco


Ilustracin de diseo 2

Compuesto de acero y hormign pMomento resiste a marco

Hughes SOMJA

Universidad de Lieja



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PrincipalHaz

m

3,5m 6

m

Maen

Haz

.5m

3.5

17,5m

6m

24m

m

3.5m

Z

6m

Y Ry

7 m 7 m 7 m

3.5

X

7 m 7 m 7 m

6m

X Segundo

Haz

21 medificio de 5 pisos

Losa de espesor 120 mm Diseo de proyecto de RFC \"OPUS\"


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4 casos de diseo

Sismicidad Vigas de acero de las columnasAlto 0, 25 g Comp. acero S355

Alto 0, 25 g Comp. Comp. S355

Baja de 0, 10 g Comp. acero S235

Baja de 0, 10 g Comp. Comp. S235

Acciones permanentesLosa: 5 kN\/m2 Particiones: 3 kN\/m

Uniformemente distribuido cargas: q = 3 kN\/mk 2

Concentrado de cargas: Q = 4 kNkura e carga a a n eve = m q = .

Carga de viento: q (Z) = 1,4 kN\/m2p Accin ssmica = 1,00 unME gR = 0, 25 g 0, 10 g 0 0,7

suelo de espectro 1 diseo de tipo b GC. q = 4Valores de los factores 1

2

0,5

0,3


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Masa ssmica del edificio G + qk EI kEI 2I 2I

= 1 Clusula 4.2.4 y tabla 4.2 del francs NF

G = + G + G + G = + Q

Cierto.1 Caso Case3 Case4

1900 1963 1916 1994

1* ( ) * F m SB D T Base ssmica distorsionar por mtodo de fuerza Lateral

1963 * 0.535 * 0,85

892 kNb

b

F

F

Base de corte fBX

en cada fotograma del Seor

Efecto de torsin178.4 kN5 5

b

bXF 10.6*

x *bXt bX F F

=>1.3

1.3 * 178.4

232 kNbXt

bXt

F

F


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Distribucin de cargas ssmicas

Ssmica estticafuerzas equivalentes

Caso1

Caso2

Caso3

Caso4

E5

E4

E1 (kN) 15,7 15.5 7.7 7.7E2 (kN) 31,4 30,9 15,4 15.3E3 (kN) 47.1 46,4 23.1 23,0

E3

E2

E4 (kN) 62,8 61,9 30,8 30,7E5 (kN) 78,5 77.3 38,5 38,3

E1


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Combinaciones en ULS consideran en el anlisis de un edificio de oficinas

1.35 1.5 1.05 0.75

1.35 1.5 1.05 0.75

GW Q S

S DE GW Q

1.35 1.5 1.05 0.75

1.35 1.5 1.05 0.75

GQ W S

GQ S W

Q: carga impuestaS: Carga de nieve

1.35 1.5 1.05

1.35 1.5 1.05

G W S Q

GS W

Situacin ssmica de diseo

G + Q + Ek 2 k con = 0,32


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1. Anlisis estructural

Tensiones internas de accin efectos

Efectos de segundo orden

Condicin de ductilidad global y Local

2. Daos comprueba

3. La seccin y los controles de estabilidadVigas mixtas

Columnas de acero

Columnas compuestas


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Diseo 4 T tradicio Sd(T)EC8(s) EC8

TExacto exacto

SD(T) Ssmicamasa

sm c a gas m\/s s m\/s tAlto 0, 25 g Comp. acero S355 0,727 1,26 1,64 : 0,56 1900

Alta 0 25 Com . S355 1 26 1 72 : 0 5 1963

Baja 0, 10 g Comp. acero S235 0,727 0,51 1,35 0,27 1916

, . , , ,

dS T

21,84 r e s p o n s a b l e

21.96 r e s p o n s a b l e

3

41 *tTCH

2

1.265 r e s p o n s a b l e20,8 m\/s

Alta sismicidad1 . s

2

0,5 r e s p o n s a b l e

2


2


Baja

T S2D

T

S

0,1

5

B

T

S

0,5

C

T

S

0.7

27

T

S

1.8

5

T

S


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Anlisiss, compuesto

Vigas: EC8 limitada a perfil + losa de acero x

d

como EC4 2 rigidez de flexin:EI secciones uncracked

= 7

s, acero

s, compuesto

EI para zonas bajo M-2 secciones agrietadas

un cm

Un equivalenteEQconstante en lapso podr utilizarse:EQ , 1 2

Para columnas compuestas: (IE) = 0,9 (EI + rEc un c cmME+ E I)s cm : hormign

r una reduccin factor r = 0,5.Yo, yo y yo: I de la seccin de acero, hormign y re-bars respectivamenteun c s


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Ancho efectivo

Eurocdigo 4-1

b0 distancia entre centros de la outstand distorsionar conectores y esse supone que el cero en nuestro ejemplo.

e

= L 8e no mayor que el ancho bme

0EFF EIb bb 1225 (en mid-span)

875 (en un soporte de fin)EFFmm

bmm


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Ancho efectivo

Eurocdigo 8-1Ancho eficaz b EFFhormignpestaa E1 + bE2Parcial ancho eficaz b een las tablas, no b1 2

2 Tablas. Determinacin deRigidez elstica : meResistencia plstica mPL

compresin en la losa: +tensin -


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Tabla EC8Parcial ancho eficaz b

e

be Elemento transversal b ie (Anlisis elstico)

En la columna interior presentar o no presentar Para m negativo: 0,05 l

En la columna exterio Para m ositide losapara el clculo de Iutilizados en anlisis elstico

En la columna exteriorNo presentar,

o re-bars no anclados

Para m negativo: 0

Para m positivo: 0,025 l

Si no de osicin d Elemento transversal b ara MmomentoM

(De plsticoresistencia)

M negativo Interior columna

Re-bars ssmicas 0,1 l

Tabla EC8Parcial ancho eficaz b e

columna

Haz o concreta canti Franja de borde de palancaM negativo Exterior

columnaTodos los diseos con re-bars no anclado aviga de fachada o al borde de la mnsula de hormignFaja

0,0

para la evaluacin demomento plstico mPL

pos n er or columna

e- ars s s ,

M positivo Exterior columna

Viga transversal de acero con conectores.Losa de hormign hasta la cara exterior de columnade la seccin h con fuerte eje orientado como en

0,075 l

gura o

Re-bars ssmicasM positivo Exterior columna

Ninguna viga transversal de acero o acero transversalHaz sin conectores.Losa de hormign hasta la cara exterior de columna

b 2 + 0,7 h 2b c

de la seccin h con fuerte eje orientado como enFigura 63, o ms all (franja de borde).Re-bars ssmicas

M positivo Exterior columna

Todos los otros diseos. Re-bars ssmicas b 2b be, mx.be mx = 0, 05 l


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Ancho de losa efica Por el momento ne ativbEFF(mm) en la columna

MPL, Rd+

MPL, Rd-

EC4 No definido 875 mm.

Anlisis EC8 elstica 525 mm 700 mm

EC8 Momentos plsticos 1050 mm 1400 mm.


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200 mm

12 mm

bEFF

20 mm

20 mm

120 mm

IPE330_Case 1 y 2

IPE360_Case 3 y 4

Vigas mixtas Columnas compuestas Columnas de acero

Verificacin de c\/tclases de secciones= condicin 1 de ductilidad local en plstico hingescondition 1 de ductilidad local

Vigas compuestas con IPE330 => clase 2

Columnas compuestas HEA320 => clase 1


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ObservacinFavorable influencia de revestimiento de hormign de ductilidad local.Hormign: - evita el pandeo local hacia el interior de las paredes de acero

- reduce la degradacin de la fuerza=> C\/t lmites de esbeltez de la pared de las secciones compuesto p

> las secciones de acero purasAumentar hasta un 50% si:

secciones com letamenBarras rectas adicionales soldada a dentro de bridas

para secciones parcialmente encerradas

hc

tf tf

hc

h

=TWh=

b = c.cb = c.


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Los lmites de esbeltez de la pared para secciones de acero y encajado h e I

para detalles de diseo diferentes y q factores de comportamiento.

Clase de ductilidad de la estructura

DCM DCH

c

tf tf

Valor de referencia de comportamiento factor q1,5 < q 2 2 < q 4 q > 4PESTAA destacan lmites c\/tfReferencia: H o I seccin en acero sloEN1993-1-1:2004 tabla 5.2 14 10 9 PESTAA destacan lmites

h=

hTW TW

h=

h

H o I seccin, parcialmente encerrado,con conexin de hormign para webcomo en la figura 57 b) o por soldadura clavos.EN1994-1-1:2004 tabla 5.2 20 14 9 PESTAA destacan lmites c\/tf

cb = c.

cb = c.

H o I seccin, parcialmente encerrado+ enlaces recta como en la figura 57 un) colocadoscon s\/c 0,5EN1998-1-1:2004 30 21 13,5 PESTAA destacan lmites c\/tf

sssssss

o secc n, tota mente enca o+ aros colocados con s\/c 0,5EN1998-1-1:2004 30 21 13,5 Profundidad WEB a espesor lmite c \/ tw wc \/ tw w = h 2t f

Web completamente en compresin

EN1993-1-1:2004 tabla 5.2 42 38 33 Profundidad WEB a espesor lmite c \/ tw wH o I Seccin, web completamente encompresin, seccin parcialmente encajonadocon conexin de hormign para web o totalmenteencerrado con aros.EN1993-1-1:2004 tabla 5.2 ,EN1994-1-1, cl.5.5.3(3) 38 38 33

Nota:= (fy\/235)0,5 con f en MPay


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Condicin 2 de ductilidad local en plstico depende de perfil de acero H + losaRendimientos de acero:>

yHormign siendo elstico: 4 355 0,20DCH

q > 4 235 0,27


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s, compuesto

200

bEFF

x

d

20 mm

20 mm

120 mm

s, acero

s, compuesto

IPE330_Case 1 y 2

IPE360_Case 3 y 4

Cierto.1IPE330

CasoIPE330

Case3IPE360 IPE360

Case4

(x \/ d) Valores lmite EC8 0,27 0,27 0,36 0,36

(x \/ d)Max Valores de diseo 0.268 0.268 0.239 0.239


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50

50

50

50

IPE360 IPE360 IPE360

0 0 0 0IPE360 IPE360 IPE360 m 6

0

6

0

6

0

6

0


2

0

2

0

2

0

2

0IPE330 IPE330 IPE330

Anlisis

3,5m

3.5

HEA450

HEA4

HEA450

HEA4

HEA450

HEA4

HEA450

HEA4



HEA400

HEA4

HEA400

HEA4

HEA400

HEA4

HEA400

HEA4


3,5m

3.5

LA360

HEA

LA360

HEA

LA360

HEA

LA360

HEA



m HEA320

HEA

HEA320

HEA

HEA320

HEA

HEA320

HEA


m

3.5m

450

HEA450

450

HEA450

450

HEA450

450

HEA450


17.5

400

HEA400

400

HEA400

HEA400

400

HEA400



m

3.5m

360

HEA360

360

HEA360

360

HEA360

360

HEA360


17.5

320

HEA320

320

HEA320

LA320

320

HEA320



3,5m

3

.5

HEA450

HE

HEA450

HE

HEA450

HE

HEA450

HE


HEA400

HE

A

HEA400

HE

A

HEA400

HEA400

HE

A

IPE360 IPE360 IPE360Z

3.5m

3.5

LA360

HE

A

LA360

HE

A

LA360

HE

A

LA360

HE

A


HEA320

L

A

HEA320

L

A

HEA320

HEA320

L

A

IPE330 IPE330 IPE330Z

7 m 7 m 7 m

21 m

7 m 7 m 7 m

21 m

a s sm c a a a s sm c a

Azul: con columna de aceroRojo: con columna compuesta Vigas todos son compuestos


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Resultados de anlisis de ejemplo

NMax = kN 1980 Mz, mx. = 319 kNm

C


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Verificacin de EC8Resistencia de zonas disipativasVerificacin: articulaciones plsticas en los extremos de la vigaMPL, Rd+ M Ed+

MPL, Rd- M Ed-

MPL R -* F M WPLB y

342 kN.m (IPE330)

317 kN.m (IPE360)M

Mximo \"el ritmo de trabajo\" min

MPL, Rd+ 495 kN.m (IPE330)

PLB yF MW

M

en vigas: M Ed\/MPL, Rd

Esttica ssmica =. Acciones(EC4)

Accione(EC8)

MPL, Rd\/ MEd

Caso 1: alta sismicidad (columnas de acero) 0.933 0.826 1,21

Caso 2: alta sismicidad (columnas compuestas) 0.953 0.840 1,19

Caso 3: baja sismicidad (columnas de acero) 0.979 0.764 1,31

Caso 4: bajo las columnas compuestas de sismicidad) 1.000 0.779 1,28

=> Reforzado limitada min

C t t t i t


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Verificacin de EC8

Efectos de segundo orden

Dr = q.dre

*0,1

*tot r P D

N NVtot

tot V Vh

EjemploColumnas de alta sismicidad: acero

Pisos N .d [m] e [m] V [kN] Vtot [kN] Ptot [kN] 1 0,007 0,007 15,70 235.48 3799.96 0.0322 0,019 0,012 31,40 219.78 3046.62 0.0483 0,030 0.011 47.10 188.38 2293.28 0.0384 0.038 0.008 62.79 141.28 1539.94 0.0255 0.044 0,006 78.49 78.49 786.60 0.017

=> Todos < 0,10

C t t t i t


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Verificacin de EC8

q = 4 = 0, 5* 0,010 con * eR RD V h Dr q d

d * (mm)rPisos Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 0,010 h (mm)

2 24 26 8 10 35322 22 8 6 354 16 18 6 6 35512 10 4 6 35

Todos d < 0, 10 h => OKr

C t t t i t


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Controles de elementos

EEd,OVGEd,Ed 1,1 NNN

Tengan en cuenta:

EEd,OVGEd,Ed

EEd,OVGEd,Ed

1,1 VVV

- ecc n re orza o PL, Rd Ed- F material reforzado y, real\/ fy, nominal = OV , , Max,min \/IPL Rd me Ed meme M M

1.212 (Cierto.1)324.20337

1.311 Case3

CONTROLES

257.00

Desviaciones del haz 34

384 192 300pu W LW L Lf

EI EI

C t t t i t


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Resistencia de vigas a pandeo Lateral Torsional

0,52

4 C2CR en un AFZ

k C k l MGI E I

L

Riesgo real:,MaxE d b R d

M M

Refuerzos necesarios Clculo indican 1 m interdistance OK

Limitacin de compresin en vigas

* ** *S K S CK c

A A 0,15Ed

N

, ,

5767 kN (IPE330)

PL Rd a y

S C

N

,PL Rd

N,149 kN < 0,15 = 865 kN (cierto.1)

142 kN < 0,15 = 865 kN (caso)PL Rd

N

N

, 4708 kN IPE360 ,Max

,

,

127 kN < 0,15 = 706 kN (Case3)

121 kN < 0,15 = 706 kN (Case4)

EdPL Rd

PL Rd

NN

N

C t t t i t


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Limitacin de cortante en vigas

234 kN 0,5 = 315.5 kN (cierto.1)V , ,, ,

Max, ,

237 kN 0,5 = 315.5 kN (caso)

231 kN 0,5 = 238.5 kN (Case3)

PL una Rd

EdPL una Rd

VV

V

Resistencia de columnas bajo compresin combinada y flexin

, ,234 kN 0,5 = 238.5 kN (Case4)PL una RdV

en situacin de diseo ssmicoEjemplo: Columnas de alta sismicidad, acero

,E d N R dM M

caso 1 N M N M N* M* M, , , , , ,Final kN kNm kN kNm kN kNm kNm

columna 1inferior -814 -41 119 140 -616 192 751superior -810 79 119 -39 -612 14 751

columna 2

inferior -1652 1 -9 158 -1666 264 574superior -1648 -3 -9 -76 -1663 -130 574

columna 3inferior -1652 -1 8 158 -1638 262 578superior -1648 3 8 -76 -1634 -124 579

columna 4inferior -814 41 -118 138 -1011 272 684superior -810 -79 -118 -39 -1007 -143 685

Comp esto acero concreto momento resiste a marco


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Resistencia a cortante de columnas de acero

, Max

(Para una situacin de diseo case1_Sismic)

57.54 kNEd GV

,

, Max

1 1* 39.96 = * 39.96

1 1 0.048= 1,05 * 39.96 = 41.80 kN

Ed EV

*Ed Ed, G OV Ed, E MaxMaxV = V + 1 , 1 V

V*Ed Max = 127.47 kN * 1003.48 kN (cierto.1)yA F , , 892.490 kN (Case3)3

PL una Rd



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Columna pandeo Longitud de pandeo = altura de pisos

de factores de reduccin por pandeo flexin

y zCaso 1 0.961 0.308 0,766 0.632Caso 3 1.000 0.202 0.873 0.524

y z

Interaccin factores kyy y k ZZpor momentos desiguales en los extremos de la colum*

plRdy

Edymiyy N2, 01Ck

Factor de reduccin de torsin pandeo Lateral

**EdEd MN

Comprobaciones de estabilidad**

1yyy plRd LT plRdN M

MN

, Max 1ZYz plRd LT plRd

kN M



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Aspectos adicionales de las columnas compuestas

Barras de espaciado de refuerzo de acero

Resistencia de columnas compuestas en flexin

puede considerar concreto y CabillasCizalla longitudinal para comprobar en la interfaz de hormign acero

Resistencia de secciones compuestas de compresinpuede considerar concreto y Cabillas

Resistencia de cizallamiento de secciones compuestasEn las zonas disipativas: slo la resistencia cortante del acero perfil

Efectos de orden segundo en columnas compuestas (combinacin esttico)



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Haz de conexin de columna

En la zona de conexin de columna haz de rayos (= zonas disipativas)refuerzo especfico de la losa: \"Ssmica Re-bars\" (EC8 anexo C)

AT

AT

AT

AT

C

DE

CCC

A AB



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La conexin de la viga de acero a la columna:una conexin plena fuerza de acero: puede ser de acero ejemplo MRF

IPE A 450

L 340 M6

0

60

70

167

0

60

13,1

60

4 M 36

IPE 500 82

82

82100

100

0

IPE A 4506 M 20

150

50

16

70

82

60

10

601

3,1

IPE 500

70

4 M 36

130

35

40 40

60

L 340 M



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Otro ejemplo



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Prueba de Ispra



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Diseo para transmitir fuerza de compresin\/tensin de losa

Haz de IPE330 Columna HEA36 t = 120 mmBEFF+= 050 BEFF+= 1400m mREAs: S500 T12@200 2 capas A = 14 x 113 = 1582 mm.SL 2 FRDS= 791 kN

= = =CD , RDC fRDSy f RDCson la fuerza de losa en tensin y compresin Que se transmiten a la columna para transmitir el haz

PL PL

Conexin de viga-columna de fachada

Cada rebar: 113 mm x 500 = 56, 5kN2

perno 1\/rebar 19 1 stud = 81, 6kN > 56,5



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Conexin de viga-columna de fachadaM +

FTd1 = bcolumnaXTlosaXF = 300 x 120 x 20 = 720 kNCDRd2 columna losa , CD

FRd3 = nPernox fR, perno= 14 x 81, 6 = 1142 kNTotal: 2466kN 2520 kN = F RDC

Cabillas ssmicas para fRd2\/ 2 A = 302000\/500 = 604 mm => 4T16T 2



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Conexin de viga-columna de fachada

Verificacin de la brida superior de plegado + cizalladebido a la fRd3\/ 2 V = 571 kNE

M = 571 x 0,55\/2 = 108 kNm,

Con cubierta placa t = 16 mm soldada de haz IPE330MplRd = 16 x 315 x 355\/4 = 140 kNm2 > 108

plRd = 16 x 315 x 205 = 1033kN

Interaccin M-N = (2 x 571, 1033-1) = 0,012=> MplRd sin cambios Vale



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Conexin de viga-columna interior

Como M + 1 ladofuerza de losa para transmitir:F + F = 2950 791++ = 3311 kN791 kN ms que en conexin de fachada

aumentar fTd1 = aumento columna rodamiento ancho bb Rd2

Con brida columna 360 HEA: F Td1 = 720 kNAnchura b proporcionar fb Td1 = 604 791++ = 1395 kN

b=> (581-300) \/ 2 = extensin de 140 mm tanto lateral (+ refuerzos)



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Conexin de viga-columna interior aumentar fRd2 no es posible aumentar fRd3 => ms clavos

Para 791 kN => 791\/81,6 = 10 clavos 5 cada lado+ placa cubierta con mayor m &V

Diseo debe considerar vigas presentan en 2 direcciones algunas otras restricciones pueden traer parte de la solucin

Ejemplo:- brida mayor anchura es de todas formas

para la conexin al eje dbil de columna

- llevar placas de conexinsuper c e ron a en espesor e os

permite para reducir el nmerode conectores



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Conexin de viga-columna interior

Ssmicas Cabillas

Rd2 y = 4T16 sin cambiosT

colocados a ambos lados (reversin de momento)

Estructura de hormign de acero compuesto


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Algunos otros aspectos

de

Diseo ssmico

deCompuesto Estructuras de hormign de acero



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Tipos estructurales

Marcos con refuerzos concntricos Marcos con refuerzos excntricos

Especfico muro compuesto estructuras tipo 1 y 2

Sistemas mixtos tipo 3 = columnas de paredes de concreto.Vigas de acero o compuestos

TIPO I TIPO 2 TIPO 3

Acero o compuestomarco de momento conaneles de hormi

Paredes de cizalla concretassumadas de acero ovi as mixtas.

Muros de hormignreforzada por encajonado

Paredes de cizalla placa de acero compuesto

.



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Una opcin en el diseo: el grado de compuesto 'carcter'

1. Conexiones de elementos compuestas dctiles2. Secciones de acero dctiles, ninguna entrada de hormign a la resistencia de

zonas s pa vasAnlisis de la opcin 2 facilidad

pero requiere desconexin eficaz de hormign de acero

en la posibles zonas disipativas=> correspondencia entre modelo y realidad

Subestimar la rigidez: T => pequeos efectos de accinSubestimar la resistencia: capacidad diseada puede ser incorrecto

=> Riesgo de fallas en los lugares equivocados > rie



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g p


Conexiones compuestas en zonas disipativasTransferencia de momento de plegado

C

y cortante de la viga columna RCNo se trata de EC4Realizado por par de reacciones verticales en concreto 2\/3 le

V M

Debe comprobarse:Capacity de columna para soportar localmente esas fuerzas sin trituracin

=> confinar el refuerzo (transversal) + \"cara teniendo placas\" > confinar el r

Capacity de columna para resistir la tensin local movilizado por verticalfuerzasconfinamiento por diseo de refuerzo transversal como RC+ cara teniendo placas b B

Una viga de aceroB se enfrentan placas de rodamientoColumna de hormign c

A

C



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g p


Marcos compuestos con refuerzos excntricos

Incertidumbres con componentes compuestos de FBE:Capacidad en grandes deformaciones (rotaciones hasta 80 mrad)

'desconexin' de la losaContribucin de losa en flexin en rotaciones hasta 80 mrad

Diseo: comportamiento disipa a travs de ceder en la distorsin de los enlacescontribucin de la losa para distorsionar la resistencia despreciable=> Enlaces debe ser corto o intermedio lengthg

Links no puede ser encerradas secciones de acero

Enlaces de acero Vertical : OK



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g p


B

D

Marcos compuestoscon bracingsg excntrica

C

A

A: enlace ssmicaB: cara teniendo placaC:concrete

Detalles de construccin especficosT

D: Cabillas longitudinales adicionalesE: confinar lazos

Cara b de teniendo placas de encuadre de enlaces

en las columnas de hormign armadoRefuerzo transversal e

en 'regiones crticas\"de completamente encapsulacompuesto columnas adyacentes a vnculos

Marco compuesto con excntrico y concntrico refuerzos


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p y


Marco compuesto

Refuerzos de acero excntrico y concntrico

CATEGORAS de HeUniversidad de Lieja

Andr PLUMIER



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p y


Definicin de la estructura

Dimensiones Smbolo Valor

Altura de plantas h 3,5 m,

Longitud de viga en direccin X FBE lX 7 mLongitud de viga en direccin Y CBF lY 6 m

X

Ancho del edificio en direccin y LY 24 m

X-direccin: refuerzos excntricos Y-direccin: refuerzos concntricos



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p y


Dimensiones Smbolo Valor Unidades

Caractersticas lmite elstico del acero de refuerzo fy 500 N\/mm2: s .

Diseo lmite elstico del acero de refuerzo f YD 434.78 N\/mm2:Caracterstica compresiva de hormign f c 30 N\/mm2:

Factor de se uridad arcial ara hor 1.5

Diseo compresiva de hormign f CD 20 N\/mm2:Mdulo secante de elasticidad de concreto para la

combinaciones de cargas de diseo por gravedadEc 33000 N\/mm2:

Mdulo secante de elasticidad de concreto para laDiseo bajo cargas ssmicas combinacin

Ec, sc 16500 N\/mm2:

Caractersticas lmite elstico de perfil de acero fy 355 N\/mm2:Factor parcial de perfil de acero 1

Mdulo de elasticidad de perfil de acero Eun 210000 N\/mm2:



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Accin del terremotoAceleracin de suelo de diseo 0.25gggsuelo tipo bespectro de respuesta de tipo 1

Espectro de respuesta tipo 1 - tierra tipo bDimensiones Smbolo Valor Unida

Factor de suelo S 1.2Lmite inferior del perodo de rama constante aceleracin espectral TB 0,15 sLmite mximo del perodo de rama constante aceleracin espectral TC 0,5 s

Comienzo del intervalo de respuesta constante desplazamiento TD 2 s



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CargasAcciones permanentes + self-weight de la losa G = 5.858 kN\/m

Acciones variable Q = 3kN\/m2Snow S = 1.11 kN\/mViento W = 1,4 kN\/m

Combinaciones de carga esttica:1. 1.35 G + 1 5 W + 1.5 0.7 + 0.5S

2. Q 1.35 G + 1,5 + 1,5 (0.7W + 0.5S)3. Q 1.35 G + 1,5 + 1,5 (0.7S + 0.5W)

. . , , . .5. S 1.35 G + 1,5 + 1,5 (0.7W + 0.5Q)6. 1.35 G + 1,5 W + 0,7 * 1.5 (Q + S)

. . . , .

Combinacin ssmica: G + Q + e2I = 0,32IM masa ssmica = = 0,8 E, i = 2, i = 0,24kJ EI KiG Q



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PasosGeneral. Diseo de losa bajo cargas de gravedad (sin soporte de FBE) ME

Diseo de columnas bajo cargas de gravedad sin soporte de FBDiseo de vigas bajo cargas de gravedad (sin soporte de FBE) ME

No presentados: disponible en textoEfectos de torsin

FBE 2ND efectos de orden P-D i s e o d e r e f u e r z o s

cargas de torsin y P-Comprobacin de vigas y refuerzos excntricos bajo cargas de gravedad

Diseo de conexin de un enlace

CBF Diseo de refuerzos concntricos en combinacin ssmica de

Verificacin de vigas y columnasDiseo de una conexin diagonaler cac n e a rag

Verificacin de los elementos secundarios



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Difusin de informacin para la formacin Lisboa 10-11 de febrero de 2011 30s

Diseo final

Aspecto compuesto Espesor de la losa de hormign armado = 18 cmPerfiles de acero compuesto haz: IPE 270

oumnasRefuerzos concntricos: UPE 2Excntricos refuerzos: L

Masa ssmica: 1744 toneladasPerodos fundamentales T = 0.83 s T = 1.45 s

Vigas consideradas compuestos en vano principal=>

=> Sistema primario de resistir = refuerzos



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Losa espesor de losa = cubierta de 180 mm = 20 mm

arac er s cas e osasDireccin X

Aplica resistente Cabillas de aceromomento

MEd, losa, X GC

momento

MRD, losa, X

de 1 m delosa

SeccinAs, X

spacade Cabillas

SPAN (inferiorcapa de Cabillas)

66 7310 T10

+ 2 T161187 100 50

SOPORTE (superiorcapa de Cabillas)

92 95

+ 4 T161585 100 50

Direccin YSPAN (inferior

capa de Cabillas) 35 49 10 T10 785 100SOPORTE (superior

capa de Cabillas)



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Refuerzos excntricos FBE en el x direccin

Tipo de vnculo ssmica

vertical corto con bisagras en conexin a viga g

enlaces cortos e < ecorto = 0,8 mp, vnculo\/Vp, vnculorendimiento de cizalla

enlaces larga e > elargo = 1,5 mp, vnculo\/Vp, vnculo rendimiento de plegado corto largo



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Enlaces cortos Estructura ms rgida

- alta ductilidad, sin soldaduras,- problema menor pandeo lateral

Enlaces larga Estructura ms flexibleArticulaciones plsticas en flexin

pestaa pandeoe e e

Ejemplos de marcos

e

con refuerzos excntricoe = longitud de enlace ssmica



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vp, vnculoincluyen la interaccin N V

< =>

0,51) \/

VV N N

Ed PL, Rd , Homogeneidad de reforzado de enlaces = 1,5 vme p, link, me\/ VEd, me

, , , ,

debido a que el vnculo es disipativo de cizalla1,5: para altas deformaciones => endurecimiento de alta tensin

Max

minResultados de los anlisis + perfiles seleccionados para los enlaces

seccin kNPL

kNmPL

kNm PL

kNPL

kN

1,5\/V VPL Ed

1 HE450B 75 0,010 285 1141 0,25 950 1182 1.8672 HE450B 75 0,010 296 1141 0,25 987 1182 1.797

3 HE400B 72 0,011 247 933 0,26 824 1011 1.8404 HE340B 72 0,011 195 708 0,27 651 761 1.752

, , .

Max= 2, 03 1, 25min= 1, 25 x 1, 752 = 2, 19 => OK N \/ NEd PL, Rd< 0,15



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Vigas, columnas, diagonales y conexiones

Capacidad diseado relativo a las fortalezas reales de los enlaces ssmicasNRD (MEd VEd) NEd, G + 1,1 OVN Ed, E

d d, G + 1,1 OV me d, EIncluido el efecto de torsin en nEd, E por factor = x 1 + 0,6 \/ L = 1,3

NRD (MEd VEd) NGenf + 1,1 OV nEd, E

Diagonales

Carga Max axial NEd, G = 47.4 kN NEd, E = 495.2 kN

+ =, , , , ,

Resistencia de diagonal a pandeo (eje dbil): 1963 kN => OK



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Efectos de la accin de y plstico resistencia de enlace

Efectos de la accin

De anlisis

Resistencia plstico

Con f = 355 MPay

Seccinr e f o r zad o * * *

V V = kN 1182 1182

*

,

M = 285 kNmEd MPL, Rd= 1141 kNm MEd\/MPL, Rd= 0,25NEd= 75 kN NPL, Rd= kN 7739 NEd\/NPL, Rd= 0,01

** Diseo conexin con = 1,24

Nota: para revisar!e e ser = , x , = ,



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Vincular en elevacin

Seccin BB

Plan de vista de la placa base de enlace



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Vincular en elevacin

Seccin AAVista de elevacin de conexin



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Haz de IPE270 conexin enlace HEB450VEd conexin = 1,1 vO PL R= 1,1 x 1,25 x 1182 = 1625 kN

BoltsBolts6 Pernos M30, 2 distorsionar planos:VRD= 2 x 6 x 280\/1,25 = 2688 kN > 1625

wTeniendo resistencia con e = 60 mm, e = 50 mm, p = p = 85 mm1 2 1 2VRD= kN 2028 > 1625 kN

2688 kN > 1,2 x 2028 kN = kN 2433

Refuerzos soldados en la brida inferior de IPE2702 placas t = 16 mm = 1625. 10 \/ (2 x 16 x 320) = 180 < 355\/3 = 204 MPa

Total espesor proporcionado = 32 mm > tw, HEB450 = 14 mm => todas las comprobacionesRefuerzos de web IPE270t = 6,6 mm no es suficiente => 2 placas t = 6 mm soldada en bridas IPE270wProporcionar un espesor total 6,6 + 6++ 6 = 18, 6 mm > tw, HEB450= 14 mm => todas las comprob



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Diagonales de HEB240 conexin enlace HEB450Conexin atornillada de HEB450 eslabn final a soldados acumularon tringulo

VEd, conexin = 1,1 vOV PL, Rd= 1,1 x 1,25 x 1182 = 1625 kNM = 1,1 M ,= 1,1 x 1,25 x 1,24 x 285 = 485 kNm

MEd, conexin adoptadas por pernoscon brazo de palanca 450 + 100 = 550 mm

pernos, totales ,=> 2 M30 en tensin, cada lado:

2 x 504,9 kNm \/1,25 = 808

VEd, conexin adoptadas por la M30 pernos, shear nico plano8 Pernos M30 proporcionan resistencia cizalla 8 x 280, 5\/1,25 = 1795 kN > 1625 kNTeniendo resistencia: 8 x 289,8 x 1,4 = 3245 kN > 1625 kN



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Conexin soldada entre HEB450 y placa de extremo

VEd, conexin = kN 1625MEd, conexin = 485 kN

VEd, conexin adoptadas por la web.Longitud de soldadura = 2 x 400 = 800 mm

un = 8 mm soldadura ortogonal proporciona una resistencia:(8 x 261,7) \/ 1, 25 = 1674 kN > 1625 kN

MEd, conexin = 485 kN adoptadas por las pestaas.Longitud de soldadura = 2 x 300 = 600 mm\/brida

Fuerza de tensin en la pestaa = 485 \/ (2 x 0, 2 m) = 1214 kN => 202 kN\/100 mmUn un = 8 mm soldadura ortogonal proporciona una resistencia:



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Conexin de HEB240 diagonales a soldados acumularon tringulo

Ed, 1 diagonal Ed, gravedad , OV Ed, E NPL, Rd10600 x 355 = 3763 kNN \/ NEd PL, Rd= 0,43

Ed, 1 diagonal = momento de enlace x 0,5 debido al equilibrio de nodo=> MEd, 1 diagonal = 285\/2 = 143 kNmMPL, R = 1053. 373 x 355 = 10 kN3

M \/ MEd PL, Rd= 0,38Destaca en tensiny g r e l a t i v a m e n t e a l t a conexin consoldaduras de penetracin completa butt



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Ortesis concntricos CBFMecanismo de plstico mundial con diagonales o su conexin como

zonas disipativas.Pandeo ni ceder de vigas y columnas.

un) mecanismo de plstico mundial

el objetivo de diseo de marcos

con x refuerzos.b) mecanismo de plantas

condicin de homogenizacinpara las diagonales.

c) pandeo de columnas

un) b) c)Deben tener diagonales

Impedido por capacidaddiseo

Homogeneidad de reforzado secciones diagonalesme= NPL, Rdi\/NEDI

A + y A-rea de proyecciones de secciones cumplir con 0,05A A

A A



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Rango elstico :diagonales de compresin y tensin contribuyan igualmente

rigidez y resistencia 1 de pandeo:

g degradacincomportamiento de compresin diagonal

Evolucin del comportamiento con ciclos

EC8: enfoque de diseo diferente 2Refuerzos de X: slo diagonales de tensin

Refuerzos de v o nulo: diagonales de compresin y tensin

Nuevas soluciones para evitar problemas con anlisisConexiones disipa con Rfy < Rbuckling, diagonalesDiseo especial de diagonales (pandeo restringido refuerzos - BRB)



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Anlisis estndar : diagonales de tensin slo participan en resistencia

Carga de gravedad Vigas y columnas en el modelo No diagonalAccin ssmica Vigas y columnas + diagonales de tensin en el modelo

F 2

N

E

Ed N, E3

F 1

nPL, RdN Ed, E

1,3 < 2,0 (no para estructuras de hasta 2 niveles)

= Nme RD\ Ed Max min



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1,3 < 2,0 Por qu?Diseo no inclu e las dia onales de com resin. Se hace realidad.

Resistencia inicial mximo de x llave vINI hasta 1St pandeo de diagonalesdebe ser: VINI V PL, Rd VPL, Rdde anlisis con diagonal de tensin slo

Si nRD, pandeo > 0,5 nPL, Rd => VINI V PL, Rd=> posible fracaso de vigas y columnas capacidad diseada para vPL, Rd

,

evitar los efectos de la accin demasiado alto en vigas y columndurante 1St pandeo de diagonales

on c n para ev ar c oques en re ens onn n Si disociada de diagonales

1 condicin slo 2,0

V INI > VPL, Rd no se puede

1,3 no necesario



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Considerar diagonales de compresin en el anlisis de x llaves?

Permitido, pero requieren modelo diagonales + anlisis no lineal(\"pushover\") esttica o dinmica

ons eranbajo efectos de la accin cclica de elasto-plstico

1 diagonal en tensin plstica1 diagonal en compresin con post pandeo fuerza

Se realiza con refuerzos de v

NPL, Rd 0, 3Npl, Rd



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Refuerzos concntricos Direccin Y Resultados de anlisis

Pisos AceroPerfil

Amm2

NEd, CBikN

NRD, CB1kN

meNRD\/NEd

1St (terreno) UPE 160 2170 492 770 1,56 1,80 0,17

2ND UPE 160 2170 531 770 1,45 1,80 0,173RD UPE 180 2510 657 891 1,35 1,70 0,154TH UPE 160 2170 531 770 1,45 1,80 0,14

1,3 < 2,0

, , ,

excepto en el piso 5subsidio para 2 pisos superiores

Max = 1,56 1,25 min= 1, 25 x 1, 35 = 1,69

> 0,1 => amplificacin de nEd por 1\/(1-)



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Vigas y columnas:

RD Ed Ed Ed.G 0V Ed.EN (M V). N 1.1 N

Y, min.= 1,35 = min seccin reforzado factor de refuerzos concntricos = 1,25OV

Verificacin de las columnasNRD pandeo resistencia fuerte Ed, G+ 1, 1OVY, min.NEd, E

Comprobacin de vigasN resistencia bajo combinado M, N, V n + 1, 1 N , , . ,



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Conexin de una diagonal CBFNivel 1 N Ed BC1= 492 kN

Diseo de elementos => UPE160: NPL, Rd= Un f xy, d= 2170 x 355 = 770kNCapacidad de conexin diseado para nPL, Rd UPE160:N 1 1 N = 1,1 x 1,25 x 770 = 1058 kN, ,

Componentes de la conexin

- fuelle soldada a la viga + placa final- placa de final atornillada a la columna- placa de conexin soldada en webp u

sustituyendo el rea de bridas u

a fin de conexin

- - agujeros en la web + placa



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6 tornillos, resistencia de cizalla, un distorsionar avin, para los pernos de la M30:FV, Rd= 6 x 280,5 \/ 1,25 = 1344 kN > 1058 kN

UPE web t = 5,5 mmlaca adicional t = 4 mm => total = 9 5 m

Teniendo resistencia: Fb, Rd = k f dt\/1 b u M2Aqu: 1 o = b b d como fUB (1000) > f (510 para S355)u 1 2 2

= 70 \/(3 x 33) = 0, perno final 71d = 70 \/(3 x 33)-0, 25 = 0, 71-0, 25 = 0, 45 cerrojo interiord1 1

Resistencia de ro

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