Especializacin en ingeniera Estructural & Sismorresistente
Diseo Sismorresistente en Acero - Gua de AplicacinElaborado por.Ing. Eliud HernndezDealer CSI - VenezuelaVicepresidente INESA C.A.58-412-2390553.
Dealer CSI
Venezuela
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)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Normas y Cdigos de Diseo de Estructuras de Acero
FEMA 350Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings FEMA 351
Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Existing Welded Steel Moment-Frame Buildings FEMA 352
Recommended Postearthquake Evaluation and Repair Criteria for Welded Steel Moment-Frame Buildings FEMA 353
Recommended Specifications and Quality Assurance Guidelines for Steel Moment-Frame Construction for Seismic Applications
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Filosofia del Diseo Estructural Sismo-resistente Establecer un Diseo Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frgiles y
Propiciar Mecanismos Dctiles. Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementos
Fusibles que entrarn en cedencia durante un evento ssmico. Los elementos Fusibles deben ser capaces de desarrollar incursiones
inelsticas significativas y de disipar energa durante un evento ssmico.inelsticas significativas y de disipar energa durante un evento ssmico. Disear el resto de los elementos del sistema resistente a sismo con la
condicin 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 en
funcin a la capacidad inelstica esperada de los mismos. Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente a sismo
deben ser diseadas para las fuerzas que se producen al presentarse lasfallas ductiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles
Diseo Sismo-Resistente en AceroCasos 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 Eb(5) 0.9 CP + 1.0 Eb
Combinaciones para el Diseo de los Elementos Fusibles.
(6) 1.2 CP + CV + 1.0 Ea(7) 0.9 CP + 1.0 Ea
CP : Carga PermanenteCV: Carga VariableCVt: Carga Variable de Techo: : : : Factor de Participacin.Eb: Accin ssmica BsicaEa: Accin Ssmica Amplificada
Combinaciones para el Diseo del Resto de los elementos que conforman el sistema resistente a sismo
Casos de Carga
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Accin Ssmica
Eb = QE 0.2 SDS CPEa = o QE 0.2 SDS CP
Efecto de Fuerzas Efecto de Fuerzas
E
QE = Carga Ssmica HorizontalSDS = Aceleracin del espectro de diseo para perodos cortosCP = Carga Permanente. = Factor que varia de 1.00 a 1.5 (Depende de la Redundacia
estructural Hiperestaticidad)o = Factor de Sobre-resistencia Ssmica (Depende del Sistema
Estructural)
Efecto de Fuerzas Horizontales
Efecto de Fuerzas Verticales
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Accin Ssmica en Combinaciones de CargaPara la Combinacin (4): 1.2 CP + CV + 1.0 Eb
Se tiene que: Eb = QE + 0.2 SDS CP
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1.0 QE
Para la Combinacin (5): 0.9 CP + 1.0 EbSe tiene que: Eb = QE - 0.2 SDS CP
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1.0 QE
(0.9 - 0.2 SDS) CP + 1.0 QE
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Accin Ssmica en Combinaciones de CargaPara la Combinacin (6): 1.2 CP + CV + 1.0 Ea
Se tiene que: Ea = o QE + 0.2 SDS CP
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1.0 o QE
Para la Combinacin (7): 0.9 CP + 1.0 EaSe tiene que: Ea = o QE - 0.2 SDS CP
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1.0 QE
(0.9 - 0.2 SDS) CP + 1.0 o QE
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Factor de Amplificacin Ssmica
Tipos de Sistema oMoment Resistance Frames (SMF, IMF, OMF)Special Truss Moment Frames (STMF)Concentrically Braced Frames (SCBF, OCBF)
32
2Concentrically Braced Frames (SCBF, OCBF)Eccentrically Braced Frames (EBF)Special Plate Shear Walls (SPSW)Buckling Restrained Braced Frames (BRBF)
Conexiones Viga-Columna resistentes a Momentos
Conexiones Viga-Columna No resistentes a Momentos
2
2
2
2.5
2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 losfusibles de la estructura incursionan en el rango inelstico
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Hot-Rolled Shapes and Bars:ASTM A36 1.5 1.2ASTM A572 Gr 42 1.1 1.1ASTM A992; A572 Gr 50 or Gr 55;ASTM A913 Gr 50, 60 or 65; ASTM A588;A1011 HSLAS Gr 50 1.1 1.1
Acero Estructural Ry Rt
A1011 HSLAS Gr 50 1.1 1.1ASTM A529 Gr 50 1.2 1.2ASTM A529 Gr 55 1.1 1.2
Hollow Structural Sections (HSS):ASTM A500 Gr B or Gr C; ASTM A501 1.4 1.3
Pipe:ASTM A53 1.6 1.2
Plates:
ASTM A36 1.3 1.2ASTM A572 Gr50; ASTM A588 1.1 1.2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Factores de Sobre-resistenciaRy: Factor Mnimo de Sobre-resistencia Cedente
Rt : Factor Mnimo de Sobre-resistencia Ultima
Esfuerzos Esperados
Esfuerzo Cedente Esperado = Ry FyEsfuerzo Ultimo Esperado = Rt Fu
Los esfuerzos esperados (Rt Fu) y (Ry Fy) son utilizados paraestablecer las fuerzas de diseo de las conexiones del sistemaresistente a sismos.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Sistema de Vigas y Columnas con conexiones resistentes a momentos.
Comportamiento a flexin y corte en Vigas y Columnas.
1.1 Caracteristicas.
1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)1.2 Respuesta Estructural ante Sismos.
M V
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Sistema capaces de desarrollar ductilidad, disipacin de Energa e incursiones inelsticas significativas.
1.3 Desempeo Estructural.Zona del Panel(Cedencia por Corte)
Columna
Posible Ubicacin de Rtulas Plasticas
1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)
Sistemas con muy poca rigidez
Los mecanismos que pueden presentarse 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)
Columna(Cedencia por Flexion y Fuerza Axial)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Para lograr una buena ductilidad y disipacin de energa es necesario que se presente el mecanismo de rtulas plsticas por flexin en Vigas.
De presentarse rtulas plsticas en columnas podria generarse un entrepiso dbil y con ello provocar el colapso de la estructura.
1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)
h
L
Rtulas Plsticas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
1.4 Clasificacin segn su nivel de Desempeo sismorresistente.
1.4.1 Special Moment Frames (SMF). Prticos Especiales a Momento.
1.- Porticos Resistentes a Momentos (MRF)
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, de manera estable.
Sistemas con una capacidad inelstica muy Limitada. Su desempeo esta basado en el rango elstico.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Porticos Especiales de Momento (SMF)a) Limitaciones en Vigas. (9.4 AISC Seismic Provisions )
Alas de Vigas Alma de Vigasbf
a.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las secciones deben ser Compactas Ssmicas (ps), a fin de limitar el pandeo local.
y
s
f
fFE
t
b30.0
2
y
s
w FE
45.2th tf
h
t wa.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.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
bfsf E30.0b
b) Limitaciones en Columnas. (9.4 AISC Seismic Provisions )b.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las secciones deben ser Compactas Ssmicas (ps), a fin de limitar el pandeo local.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
t f
h
tw
y
s
f
f
FE30.0
t2b
125.0PP
y
u
y
u
y
s
w PP54.11
FE14.3
th
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
Alas de Columnas
125.0P
Py
u >
Alma de Columnas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Lb = Distancia entre arriostramientos
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.
E
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Lb = Distancia entre arriostramientos lateralesry = Radio de Giro Menor
Arriostramientos Laterales
Lb Lb
rFE086.0L y
yb
Pandeo Lateral Torsional
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Lb
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Arriostramiento Lateral
Ambas Alas Soportadas Lateralmente
Viga del Sistema Resistente a
Sismos (SMF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
d) Planchas de Continuidad (9.5 AISC Seismic Provisions )d.1) En las Uniones Viga-Columna deben incorporarse planchas decontinuidad de conformidad a las conexiones precalificadas utilizadas ysiguiendo los parmetros mnimos que se describen a continuacin:
t
Porticos Especiales de Momento (SMF)
tcp
tbf
tcp 1/2 tbf
tcp
tbf-2tbf-1
tcp Mayor Valor entre (tbf-1 y tbf-2 )
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 sonrequeridas las planchas de continuidad para las fuerzas concentradas en laColumna debido a los Momentos Mximos probables provenientes de las vigas.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Columna debido a los Momentos Mximos probables provenientes de las vigas.
ycyc
ybybbfbfcf FR
FRtb8.14.0t
.- Si se cumple que:
6bt bfcf
tcf = Espesor del Ala de la Columna
bbf = Ancho del Ala de la Viga
tbf = Espesor del Ala de la Viga
Ryb = Factor de sobre-resistencia en Vigas
Ryc = Factor de sobre-resistencia en Columnas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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.
0.1M *pc >
Porticos Especiales de Momento (SMF)
0.1M *pb
>
De no cumplirse la relacin de momentospresentada podria generarse un Mecanismo decolapso de piso al desarrollarse rtulas plsticasen columnas del mismo nivel.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
e) Relacin de Momentos Columna-Viga (9.6 AISC Seismic Provisions )
=*
pcM Sumatoria de las resistencias tericas a flexin plstica de lascolumnas incluyendo la reduccin de la carga axial mayorada,
ubicadas en los extremos (superior e inferior) de las conexiones a
e.2) Definicin de Momentos Mximos Probables en Vigas y Columnas.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
ubicadas en los extremos (superior e inferior) de las conexiones a
momentos de las vigas, proyectadas sobre en el punto de
interseccin de los ejes baricntricos de vigas y columnas que
concurren al nodo.
=*
pbM Sumatoria de las resistencias esperadas a flexin ubicadas en lasrtulas plsticas de las vigas, proyectadas sobre el punto de
interseccin de los ejes baricntricos de las vigas y las columnas que
concurren al nodo.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
CL Columna
M*pc-Superior M*pb-Derecha
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 sus ejes baricntricos.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
C VigaL
M*pc-Superior
M*pc-InferiorM*pb-Izquierda
M*pb-Derecha
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Vuv (Der.)Viga Izq. Viga Der.Rtula Plstica
dcole.4) Clculo de M*pb Sh : Distancia donde ocurre la rtula plstica, medida desde la cara de la columna (Depende de la Conexin Utilizada)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Mpr-Der.Mpr-Izq.
Vuv (Izq).Rtula Plstica
sh+dcol/2
M*pb-Izq. M*pb-der.
sh+dcol/2
M*pb = Mpr + Vuv (sh + dcol /2 )
sh sh
Mpr : Resistencia Esperada a Flexin actuando en la rtula plstica de la vigaVuv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rtula plstica de la viga
Diseo Sismo-Resistente en Acero
e.5) Definicin de Mpr y Vuv
L
Rtula Plsticash sh
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Lh
Q = (1.2 CP + 0.5 CV )
Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg
Vuv VuvMpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb
Vg = QLh / 2
Mpr Mpr
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Columna Superior.
Mpc-Sup.
e.6) Clculo de M*pc
M*pc-Sup.
Vuc superior
Porticos Especiales de Momento (SMF)
M*pc = Mpc + Vuc ( dviga /2 )
dviga
Mpc : Resistencia Terica a Flexin de la Columna incluyendo la Carga Axial Mayorada.Vuc : Resistencia Esperada a Corte de la Columna actuando en la cara de la viga
Columna Inferior.
M*pc-Sup.M*pc-Inf.Mpc-Inf. Vuc inferior
Diseo Sismo-Resistente en Acero
e.7) Definicin de Mpc y Vuc
Lv : Luz libre de la Columna
Mpc
Vuc
Punto de
Puc
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Mpc = Zc ( Fyc - Puc /Ag ) Vuc = (2 Mpc / Lv )
Mpc
Vuc
Punto de Inflexin.
Lv : Luz libre de la Columna
Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna.Ag : Area gruesa de la columna.
Lv
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Predimensionado de Columnas:
Porticos Especiales de Momento (SMF)
0.1*
*
>
pb
pc
MM
M*pc = Zc (Fyc - Puc / Ag) + 2 Zc (Fyc - Puc / Ag) (dviga /2)
Este trmino se desprecia de forma conservadora para estimar la Columna.
M*pb = 1.1Ry Zb Fyb + 2(1.1Ry Zb Fyb ) + Vg (sh + dcol /2 ) Lh
M*pc = Zc (Fyc - Puc / Ag) + 2 Zc (Fyc - Puc / Ag) (dviga /2)Lv
M*pc = Zc (Fyc - Puc / Ag)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Para Fines Prcticos, se tiene:
Porticos Especiales de Momento (SMF)
M*pc = (1- ) Zc FycPuc / Ag = FycVg = 0.70 2(1.1Ry Zb Fyb )
Lh
M*pb = 1.1Ry Zb Fyb + 1.70 2(1.1Ry Zb Fyb ) (0.065 Lh ) Lh
Sh = 0.035 Lh dcol = 0.060 Lh
M*pb = 1.1Ry Zb Fyb ( 1 + 0.22)
M*pb = 1.34 Ry Zb Fyb
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 1: Dos Vigas Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de una Columna con Acero A-36
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.80 Zxc Fyc)Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
Considerando: =0.20 ; Ry = 1.5 ; Fyc = Fyb 0.1
*
*
>
pb
pc
MM
xx
y
Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )2 (0.80 Zxc Fyc)2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.40 ZxcZxb
1 Zxc 2.50 Zxb
y
Zxc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MayorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 2: Una Viga Conectada en el Ala (Eje Mayor) de una Columna con Acero A-36
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.80 Zxc Fyc)Suma M*pb = 1.34 Ry Zxb Fyb )
0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
yConsiderando: =0.20 ; Ry = 1.5 ; Fyc = Fyb
Suma M*pb = 1.34 Ry Zxb Fyb )
2 (0.80 Zxc Fyc)(1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.80 ZxcZxb
1 Zxc 1.25 Zxb
y
Zxc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MayorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 3: Dos Vigas Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de una Columna con acero A-572 G50.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.85 Zxc Fyc)Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
yConsiderando: =0.15 ; Ry = 1.1 ; Fyc = Fyb
2 (0.85 Zxc Fyc)2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.576 ZxcZxb
1 Zxc 1.74 Zxb
y
Zxc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MayorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 4: Una Viga Conectada en el Ala (Eje Mayor) de una Columna con acero A-572 G50.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.85 Zxc Fyc)Suma M* = (1.34 R Z F )
0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
yConsiderando: =0.15 ; Ry = 1.1 ; Fyc = Fyb
Suma M*pb = (1.34 Ry Zxb Fyb )2 (0.85 Zxc Fyc)(1.34 Ry Zxb Fyb )
1
1.152 ZxcZxb
1 Zxc 0.87 Zxb
y
Zxc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MayorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 5: Dos Vigas Conectadas en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-36
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.80 Zyc Fyc)Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
Considerando: =0.20 ; Ry = 1.5 ; Fyc = Fyb 0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
y
Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )2 (0.80 Zyc Fyc)2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.40 ZycZxb
1 Zyc 2.50 Zxb
y
Zyc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MenorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 6: Una Viga Conectada en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-36
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.80 Zyc Fyc)Suma M*pb = (1.34 Ry Zxb Fyb )
Considerando: =0.20 ; Ry = 1.5 ; Fyc = Fyb 0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
y
Suma M*pb = (1.34 Ry Zxb Fyb )2 (0.80 Zyc Fyc)(1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.80 ZycZxb
1 Zyc 1.25 Zxb
y
Zyc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MenorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 7: Dos Vigas Conectadas en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-572 G50
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.85 Zyc Fyc)Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
Considerando: =0.15 ; Ry = 1.1 ; Fyc = Fyb 0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
y
Suma M*pb = 2 (1.34 Ry Zxb Fyb )2 (0.85 Zyc Fyc)2 (1.34 Ry Zxb Fyb )
1
0.576 ZycZxb
1 Zyc 1.74 Zxb
y
Zyc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MenorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Caso 8: Una Viga Conectada en el Alma (Eje Menor) de una Columna con Acero A-572 G50
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Suma M*pc = 2 (0.85 Zyc Fyc)Suma M*pb = 1.34 Ry Zxb Fyb
Considerando: =0.15 ; Ry = 1.1 ; Fyc = Fyb 0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
y
Suma M*pb = 1.34 Ry Zxb Fyb 2 (0.85 Zyc Fyc)(1.34 Ry Zxb Fyb )
1
1.152 ZycZxb
1 Zyc 0.87 Zxb
y
Zyc : Mdulo Plstico de la Columna Respecto a su Eje MenorZxb : Mdulo Plstico de la Viga Respecto a su Eje Mayor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Resumen a Travs de Tablas.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
yConexin con 2 Vigas
y
Conexin con 1 Viga
Zxc / Zxb
Numero de Vigas A36 A36 (plates) A572 G42 A992 A572 G50 A588
Dos 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 Vigas
Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de la Columna con Perfiles Doble T
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Resumen a Travs de Tablas.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
0.1*
*
>
pb
pc
MM
xx
yConexin con 2 Vigas
y
Conexin con 1 Viga
Zyc / Zxb
Numero de Vigas A36 A36 (plates) A572 G42 A992 A572 G50 A588
Dos 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 Vigas
Conectadas en el Alma (Eje Menor) de la Columna con Perfiles Doble T
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
.- 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 0.80Mp 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:
Vuv = (2 Mpr / Lh ) + VgDonde:Mpr = 1.1 Ry Mp = 1.1 Ry Zb Fyb (Momento mximo esperado en la Viga)Lh = Longitud entre rtulas plsticasVg = Corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
20000
30000
40000
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
o
l
u
m
n
a
(
i
n
-
k
i
p
s
)
0.8 Mp
M0.04 0.8 Mp
.- Despues de completar al menos un ciclo de carga con 0.04 radianes, la resistencia a flexion medida en la cara de la columna, debe ser al menos 0.80 Mp de la vigaconectada. A continuacin se presenta el Ciclo de Histresis Tpico Esperado.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
-40000
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
-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
o
l
u
m
n
a
(
i
n
- 0.8 Mp
M0.04 0.8 Mp
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Hcolumna
Carga Cclica
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Hcolumna
Deriva de Piso
Hcolumna =
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
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)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 )Porticos Especiales de Momento (SMF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplos de Conexiones con Plancha Extrema
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplos de Conexiones con Plancha Extrema
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Nota: El espesor de la Plancha Extremaes aproximadamente 2.5 veces el espesordel Ala de la Viga que conecta paraperfiles Doble T.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 )Porticos Especiales de Momento (SMF)
Seccin Reducida
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplos de Conexiones con Viga de Seccin Reducida (BRS)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 panel, la columna permanece elstica. Se considera que la
Porticos Especiales de Momento (SMF)
la zona del panel, la columna permanece elstica. Se considera que lacolumna permanece elstica cuando la relacin de Momentos Columna/Vigaes mayor que 2.00
0.2MM
*
pb
*
pc >
Diseo Sismo-Resistente en Acero
g.2) Si la relacin de Momentos Columna/Viga es menor a 2.00, se aplicarn las siguientes disposiciones:
Las alas de la columna estarn soportadas lateralmente al nivel de
g) Conexiones Viga-Columna con Arriostramiento Lateral(9.7a AISC Seismic Provisions )
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Las alas de la columna estarn soportadas lateralmente al nivel de 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 (Fyb bf 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.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 Specification for Structural Steel Buildings, excepto que:
h) Conexiones Viga-Columna sin Arriostramiento Lateral(9.7b AISC Seismic Provisions )
Porticos Especiales de Momento (SMF)
ANSI/AISC 360-05 Specification for Structural Steel Buildings, excepto que:
h.1.1) La solicitacin mayorada sobre la columna se calcular para las combinaciones de cargas establecidas, siendo la accin ssmica S el menor valor entre:
La fuerza ssmica amplificada o SH ,donde SH 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.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 generado por la fuerza en el
h) Conexiones Viga-Columna sin Arriostramiento Lateral(9.7b AISC Seismic Provisions )
Porticos Especiales de Momento (SMF)
en la columna deber incluir el momento generado por la fuerza en elala de la viga, como se especifica en la seccin 9.7a, ms el momentode segundo orden que resulta del desplazamiento del ala de lacolumna.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
I) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )i.1) Distribucin de Fuerzas en la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Vuv (Der.)Viga Izq. Viga Der.Rtula Plstica
dcoli.2) Clculo de Mf Sh : Distancia donde ocurre la rtula plstica, medida desde la cara de la columna (Depende de la Conexin Utilizada)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Mpr-Der.Mpr-Izq.
Vuv (Izq).Rtula Plstica
Mf1. Mf2
Mf = Mpr + Vuv x sh
sh sh
Mpr : Resistencia Esperada a Flexin actuando en la rtula plstica de la vigaVuv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rtula plstica de la viga
Mf : Resistencia Esperada a Flexin actuando en la cara de la Columna
Diseo Sismo-Resistente en Acero
i.3) Definicin de Mpr y Vuv
L
Rtula Plsticash sh
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Lh
Q = (1.2 CP + 0.5 CV )
Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg
Vuv VuvMpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb
Vg = QLh / 2
Mpr Mpr
Diseo Sismo-Resistente en Acero
i.4) Definicin de Mpc y Vuc
Lv : Luz libre de la Columna
Mpc
Vuc
Punto de
Puc
Porticos Especiales de Momento (SMF)
Mpc = Zc ( Fyc - Puc /Ag ) Vuc = (2 Mpc / Lv )
Mpc
Vuc
Punto de Inflexin.
Lv : Luz libre de la Columna
Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna.Ag : Area gruesa de la columna.
Lv
Diseo Sismo-Resistente en Acero
j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )j.1) Diseo de la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)
Ru v Rv donde v = 1.0
Porticos Especiales de Momento (SMF)
(((( )))) ucfbf
u Vtd
MR
====
Resistencia Requerida por Corte
Resistencia Nominal basada en elestado lmite de cedencia por CorteJ10.6 AISC Specification for StructuralSteel Buildings
Diseo Sismo-Resistente en Acero
j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )
Cuando Pu 0.75 Py en la Columna:
2tb3
j.2) Definicin de Rv (Resistencia a Corte)
Porticos Especiales de Momento (SMF)
+=
pcb
2cfcf
pcyv tddtb31tdF6.0R (AISC Spec EQ J10-11)
+=
y
u
pcb
2cfcf
pcyv PP2.19.1
tddtb31tdF6.0R
Cuando Pu > 0.75 Py en la Columna (No Recomendado):
(AISC Spec EQ J10-12)
Pu : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel
Diseo Sismo-Resistente en Acero
j) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )j.3) Parmetros de la Zona del Panel
Py = Fy Ag tcf
bcf
tp
Zona del Panel
Porticos Especiales de Momento (SMF)
dc = Altura de la Columna
db = Altura de la Viga
bcf = Ancho del Ala de la Columna
tcf = Espesor del Ala de la Columna
Fy = Resistencia Cedente de la Columna
Ag = Area Gruesa de la Columna
tp = Espesor Total del Alma de la Columna, incluyendo las planchas adosadas de refuerzo
db
dc
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 Ru > v Rv Requiere planchas de refuerzo
Porticos Especiales de Momento (SMF)
planchas de refuerzo adosadas al alma
Tipo 1 Tipo 2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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.
Porticos Especiales de Momento (SMF)
=vvu RRt
Plancha biselada y unida a las alas de la columna con=
zyp
vvudreqdp WF
RRt
60.0'
= fccz tdW 2 zW
alas de la columna consoldadura de filete.
Plancha unida a las alas de la columna con soldadura de penetracin completa.
Diseo Sismo-Resistente en Acero2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Sistema de vigas, columnas y arriostramientos concntricos.
Sistemas con desarrollo dedeformaciones y fuerzas axialessignificativas.
2.1 Caracteristicas.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.2 Tipos de Sistemas Concntricos.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
V-Invertida
X (1 piso)
VSimple
X (2 Pisos)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.2 Tipos de Sistemas Concntricos.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.3 Respuesta Estructural ante Sismos.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
T
r
a
c
c
i
n
Com
pre
sin
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Sistemas capaces de desarrollar ductilidad, disipacin de Energa e incursiones inelsticas moderadas.
Sistemas con una gran rigidez.
2.4 Desempeo Estructural.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Sistemas con una gran rigidez.
Los mecanismos que pueden presentarse son:
Cedencia en los arriostramientos en Traccin.Pandeo en los arriostramientos en Compresin.
TraccinCompresin
Traccin Compresin
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
P
Traccin Esquema General
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
P
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin 1. Representa la capacidad a compresin definida por
el pandeo del elemento.
Primera Fase: Se carga axialmente el elemento a Compresin.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
PPC
1
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin
1. Representa la capacidad a compresin definida por el pandeo del elemento.
2. Representa la resistencia remanente a compresin
Primera Fase: Se carga axialmente el elemento a Compresin.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
PC1
2
2. Representa la resistencia remanente a compresin (Post-Pandeo). Se genera una rtula plstica en el centro del elemento
P
Rtula Plstica
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin
3. Representa la deformacin (acortamiento)remanente del elemento generada al superar sucapacidad elstica a compresin.
Segunda Fase: Se descarga axialmente el elemento (P = 0)
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
PC1
2
3
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin
4. Representa la capacidad cedente del elemento a traccin.
Tercera Fase: Se carga axialmente el elemento a traccin.
4Py
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
PC1
2
3
P
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin
5. Representa la deformacin (alargamiento) remanente en el elemento al superar la capacidad elstica.
Cuarta Fase: Se descarga axialmente el elemento (P = 0)
4Py
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
AlargamientoAcortamiento
PC1
2
3 5
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
PTraccin
6. Representa la capacidad a Compresin Reducida por el primer ciclo.
7. Representa la capacidad a compresin para
Quinta Fase: Se carga axialmente el elemento a compresin (Segundo Ciclo).
4Py
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Compresin
Alargamiento
Acortamiento
PC1
2
7. Representa la capacidad a compresin paracuando se forma nuevamente la rtula plsticaen el medio del elemento.
3 5
6
7
P
Rtula Plstica
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.5 Diagrama de Histresis de un Arriostramiento Concntrico.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
2.6 Clasificacin segn su nivel de Desempeo sismorresistente.
2.6.1 Special Concentrically Braced Frames (SCBF). Prticos Especiales de arriostramientos Concntricos.
2.- Porticos con Arriostramientos Concntricos (CBF)
Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelsticas Moderadas, de manera estable.
2.6.2 Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF). Prticos Ordinarios de arriostramientos Concntricos.
manera estable.
Sistemas con una capacidad inelstica muy Limitada. Su desempeo esta basado en el rango elstico.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )
bf
a.1) Relacin Ancho-Espesor en arriostramientos (13.2.d AISC S-P).Las secciones deben ser Compactas Ssmicas (ps), a fin de limitar el pandeo local.
y
s
f
fFE
t
b30.0
2Alas de Arriostramientos
tf
h
tw
yf Ft2
125.0PP
y
u
y
u
y
s
w PP54.11
FE14.3
th
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
125.0P
Py
u >
Alma de Arriostramientos a Flexo-Compresion
Alma de Arriostramientos en Compresin Pura
y
s
w FE
t
h 49.1 Nota: Las Vigas solo debenser Compactas.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 el pandeo local.
sf
FE30.0
t2bAlas de Columnas
bf
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
t f
h
tw
yf F30.0
t2
125.0PP
y
u
y
u
y
s
w PP54.11
FE14.3
th
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
Alas de Columnas
125.0P
Py
u >
Alma de Columnas
Nota: Se exige que las vigas sean por lo menosCompactas en Alas y Almas (p).
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.3) Resistencia Esperada en Arriostramientos (13.2.b AISC S-P).
a.3.1) Arriostramientos a Traccin
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
P
P
Pt = PyResistencia Esperada
Pt = Ry Fy Ag
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.3) Resistencia Esperada en Arriostramientos (13.2.b AISC S-P).
a.3.2) Arriostramientos a Compresin
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
P
Pc
Resistencia Esperada
Pc = 1.1 Ry Pn
( Pn = Ag Fcr )
Take Presidual = 0.3 Pn
P
Presidual 0.3 Pn
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.4) Esbeltez en Arriostramientos (13.2.a AISC S-P).Los arriostramientos deben tener una relacin de esbeltez muy controlada, a fin de limitar el pandeo local.
Relacin de Esbeltez Mxima Aplicable si se E
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
200r
KLFE4
y
Relacin de Esbeltez Mxima Aplicable si se cumple la Condicin A o la Condicin B
r
KLFE4
y
Relacin de Esbeltez Mxima Aplicable slo si se cumple con la Condicin B
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )
Condicin A:
La resistencia disponible de lascolumnas debe ser igual omayor a la demanda impuestaen las mismas, considerando la
T
C
0 = 2QE : Accin Ssmica
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
en las mismas, considerando laAmplificacin de la fuerzassmica condicionada por elfactor o
0 QE - Pgrav 2
T
T
C
C0 QE + Pgrav 1
Pgrav 1 : [ (1.2 + 0.2SDS) CP + 0.5CV ]Pgrav 2 : (0.9 - 0.2SDS) CP
QE : Accin Ssmica
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )Condicin B:
La resistencia disponible de las columnas debeser igual o mayor a la demanda impuesta en lasmismas, considerando en el equilibrio del prtico,la resistencia esperada en cada uno de los
Ry Fy Ag
0.3 Pn
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
la resistencia esperada en cada uno de losarriostramientos condicionada por el factor Ry a
traccin y el efecto de post-pandeo a compresin.Ry Fy Ag
Ry Fy Ag
0.3 Pn
0.3 Pn
0.3 Pn
(Resistencia Axial a Compresin Requerida en Columnas)
[ (Ry Fy Ag ) cos + (0.3 Pn) cos ] + Pgrav
Donde:
Pgrav : [ (1.2 + 0.2SDS) CP + 0.5CV ]
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )
Condicin B:
La resistencia disponible de las columnas debeser igual o mayor a la demanda impuesta en lasmismas, considerando en el equilibrio delprtico, la resistencia esperada en cada uno de
Ry Fy Ag
0.3 Pn
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
prtico, la resistencia esperada en cada uno delos arriostramientos condicionada por el factorRy a traccin y el efecto de post-pandeo acompresin.
(Resistencia Axial a Traccin Requerida en Columnas)
[ (Ry Fy Ag ) cos + (0.3 Pn) cos ] - Pgrav
Donde:
Pgrav : (0.9 - 0.2SDS) CP
Ry Fy Ag
Ry Fy Ag
0.3 Pn
0.3 Pn
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.5) Distribucin de Fuerzas Laterales (13.2.c AISC S-P).
Los arriostramientos se dispondrn a lo largo de cualquier lnea resistenteen direcciones alternadas, en forma tal que para cualquier direccin de lafuerza, paralela al arriostramiento, por lo menos un treinta por ciento (30%),pero no ms del setenta por ciento (70 %), de la fuerza horizontal total, sea
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
pero no ms del setenta por ciento (70 %), de la fuerza horizontal total, searesistida por los arriostramientos traccionados, a menos que la resistenciaterica Nt , de cada arriostramiento comprimido sea mayor que lasolicitacin mayorada que resulta al aplicar las combinaciones que incluyenla carga ssmica amplificada a travs del factor 0.
La disposicin debe ser alternante a fin de obtener una respuesta estructuralestable y similar, en ambos sentidos de la accin ssmica.
Se define como lnea de arriostramiento, una lnea nica o lneas paralelasque no se desven en planta ms de un diez por ciento (10 %) de ladimensin de la edificacin perpendicular a la lnea de arriostramiento.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.5) Distribucin de Fuerzas Laterales (13.2.c AISC S-P).
Disposicin Incorrecta de Arriostramientos debido a que
todos los miembros estan a
Linea Resistente
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Disposicin Correcta de Arriostramientos debido a
que hay una adecuada proporcionalidad de
miembros a compresin y a traccin.
todos los miembros estan a compresin.
( Arriostramientos Alternados )
Linea Resistente
(Arriostramientos orientados en una sola Direccin)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
a) Limitaciones en Miembros. (13.2 AISC Seismic Provisions )a.5) Distribucin de Fuerzas Laterales (13.2.c AISC S-P).
Arriostramientos
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
BySx
L
Los ejes 1 y 2 pertenecen a una misma lnea de arriostramiento siempre y cuando la distancia L entre ellos sea menor o igual al 10% del ancho (By) de la planta.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 menorde los siguientes valores:
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
de los siguientes valores:
b.1.1) La Resistencia Terica Esperada en el Arriostramiento.
Pt = Ry Fy Ag
b.1.2) La fuerza mxima que el sistema puede transferir al arriostramiento obtenida del anlisis No Lineal
Caso Recomendado
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos. (13.3 AISC Seismic Provisions )
b.1) Resistencia Requerida a Traccin (13.3.a AISC S-P).Pt = Ry Fy Ag
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos. (13.3 AISC Seismic Provisions )
b.2) Resistencia Requerida a Flexin (13.3.b AISC S-P)..- Para arriostramientos Empotrados, las rtulas plsticas a flexin se forman en el centro y en los extremos del Miembro. Esto genera que los arriostramientos transmitan momentos a la conexin y a los miembros unidos a la misma.
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
transmitan momentos a la conexin y a los miembros unidos a la misma.
Rtulas Plsticas
PMM
M = 1.1 Ry Mp = 1.1 Ry Fy Z Arriostramiento (Respecto al eje de Pandeo)
P
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos. (13.3 AISC Seismic Provisions )
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
1.1 Ry Mp-diagonal
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos. (13.3 AISC Seismic Provisions )
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 Notransmitan momentos a la conexin y a los miembros unidos a la misma.
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
transmitan momentos a la conexin y a los miembros unidos a la misma.
P
P
Rtula Plstica
P
P
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b) Resistencia Requerida en Conexiones de Arriostramientos. (13.3 AISC Seismic Provisions )
b.3) Resistencia Requerida a Compresin (13.3.c AISC S-P)..- La resistencia requerida a compresin de la conexin deber ser igual o mayor a la resistencia mxima esperada a compresin del arriostramiento.
P = 1.1 R P
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Pc = 1.1 Ry Pn
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Disposicin General de una Conexin Articulada.
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Plancha Nodo Gusset Plate
2t
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplo de Conexion Articulada.Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
> 2t> 2t
Plancha Nodo Gusset Plate
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Conexiones con Angulos
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Conexiones con Angulos
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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).
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Tipo V Tipo V-Invertida
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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 lascombinaciones de carga aplicables para el diseo de edificaciones, considerando
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
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 Ry Fy Ag
Fuerza en Arriostramientos a Compresin 0.3 Pn
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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.1.2) Distribucin de Fuerzas en el Sistema Viga-Arriostramientos
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Ry Fy Ag
0.3 Pn
Pgrav = ( 1.2 + 0.2 SDS ) CP + 0.5 CV
( Ry Fy Ag - 0.3 Pn ) sen
( Ry Fy Ag + 0.3 Pn ) cos
Pgrav = ( 1.2 + 0.2 SDS ) CP + 0.5 CV
Diseo Sismo-Resistente en Acero
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.1.3) Las Vigas deben ser continuas entre las columnas.
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
c.1.4) Ambas alas de la viga deben estar soportadas lateralmente a una distancia menor que el lmite Lpd.
yy2
1pd rF
EMM076.012.0L
++++====
c.1.5) Ambas alas de la viga deben estar soportadas lateralmente en el punto de interseccin de los arriostramientos concntricos.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
c) Requerimientos Especiales en Configuraciones de Arriostramientos. (13.4 AISC Seismic Provisions )
c.2) Arriostramientos Tipo K (13.4.b AISC S-P).
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Estn prohibidos debido a que se genera un mecanismo por la falla en la Columna.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
d) Empalmes de Columnas. (13.5 AISC Seismic Provisions )
d.1) Los empalmes de columnas deben disearse como mnimo para desarrollar el 50% de la menor resistencia a flexin de los miembros conectados.
Mpc-1
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
Mpc-2
M > 0.5 MpcMpc = Zc ( Fyc - Puc /Ag )
Empalme
Diseo Sismo-Resistente en Acero
d) Empalmes de Columnas. (13.5 AISC Seismic Provisions )
d.2) La resistencia requerida por corte en los empalmes de columnas se establece considerando la resistencia esperada a flexin en los extremos de la columna.
Vuc
Mpc
Porticos Especiales de arriostramientos Concntricos (SCBF)
MpcVuc
Vuc
LvV = Vuc
Vuc = (2 Mpc / Lv )
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplo de una Edificacin DualPorticos Especiales de Momento + Arriostramientos Concntricos
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Ejemplo de una Edificacin DualPorticos Especiales de Momento + Arriostramientos Concntricos
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Sistema de Columnas, Vigas y Arriostramientos Excentricos
Comportamiento a flexin y corte en Vigas-Eslabn.
3.1 Caractersticas.
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
en Vigas-Eslabn.
Desarrollo de deformaciones axiales en columnas y arriostramientos.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.2 Tipos de Sistemas Excntricos.
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e e e e
ee
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.3 Ejemplos de Sistemas Excntricos.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.4 Definicin de Elemento Eslabn LINK.
Link
Link
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.5 Respuesta Inelstica.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.5 Respuesta Inelstica.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
bf
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.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.6 Requisitos Sismorresistentes (15.0 AISC Seismic Provisions )
y
s
f
f
FE30.0
t2b
Alas de Viga-Eslabon Alma de Viga-Eslabon
y
s
w FE
45.2th
tf
h
tw
a.2) No se permite incorporar planchas adosadas ni soldaduras de penetracin en el alma de los elementos Eslabones.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
bf
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.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)3.6 Requisitos Sismorresistentes (15.0 AISC Seismic Provisions )
sf E30.0b Alas de Columnas
tf
h
tw
y
s
f
f
FE30.0
t2b
125.0PP
y
u
y
u
y
s
w PP
FE
t
h54.1-114.3
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
Alas de Columnas
125.0P
Py
u >
Alma de Columnas
Nota: Se exige que los Arriostramientos sean por lo menosCompactos en Alas y Almas (p).
Diseo Sismo-Resistente en Acero
b.1) Equilibrio de Fuerzas
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
e
M MEquilibrio de Fuerzas en el Eslabn
V VM M
V
M
M
Se debe determinar si la resistencia plstica del
Eslabn es controlada por Corte o por Flexin
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e
M MCapacidad Plstica a Corte:
V = Vp = 0.6 Fy (d - 2tf ) tw
b.1) Equilibrio de Fuerzas.b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
V VM M
V
M
M
Esfuerzo cedente a Corte Area del Alma
Vp = Capacidad Plstica a Corte del Eslabn.
V = Vp = 0.6 Fy (d - 2tf ) tw
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e
M M Capacidad Plstica a Flexin
b.1) Equilibrio de Fuerzas.b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
V VM M
V
M
M
Mdulo de Seccin Plstico
Vp = Capacidad Plstica a Flexin del Eslabn.
M = Mp = Z Fy
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e
M
b.2) Equilibrio Plstico de Fuerzas para la Falla Simultnea de Corte y Flexion
M Equilibrio Plstico
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
VpMp
Vp
Mp
p
p
VM2
ecrit ====El Corte y Momento plsticoocurren simultneamente cuando V=Vp and M=Mp
Equilibrio Plstico
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e
M MLa cedencia por Corte ocurrecuando:
b.3) Cedencia por Corte del Eslabon.b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
Vp VpM M
V = Vp
M < Mp V = Vpy
2Me
Vp
p
M < Mp
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
e
Mp MpLa cedencia por Flexin ocurre cuando:
b.4) Cedencia por Flexion del Eslabon.b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
V VMp Mp
V < Vp
M = Mp V < Vpy
2Me
Vp
p
M = Mp
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.5) Resistencia por Corte ( Vn). (15.2b AISC S-P).
Vp Controlado por:2M
eV
pv = 0.9
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
Si Pu 0.15 Py
Vn = Menor valor entre
Vp
2Mp / e
eVp
Controlado por:2M
eV
p
p
Vu v VnVu: Corte ultimo proveniente del anlisis.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.5) Resistencia por Corte ( Vn). (15.2b AISC S-P).
Vv = 0.9
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
Si Pu > 0.15 Py2
=
P
Vn = Menor valor entre
Vpa
2Mpa / e
Vu v Vn
1
=
y
uppa P
PVV
=
y
uppa P
PMM 118.1
Py = A Fy
Pu: Carga Axial Ultima proveniente del AnlisisVu: Corte Ultimo proveniente del Anlisis.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.5) Resistencia por Corte ( Vn). (15.2b AISC S-P).b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
Si Pu > 0.15 Py
MA
A
Adicionalmente la Longitud e delEslabon No debe exceder de:
e
Donde:
u
u
VP
==== ( ) wfw ttdA 2=p
p
VM
6.1 3.0
g
w
AA
p
p
g
w
VM
AA 6.15.015.1
3.0
g
w
AA
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
200
250
L
i
n
k
N
o
m
i
n
a
l
S
h
e
a
r
S
t
r
e
n
g
t
h
0 1 2 3 4 5
e / (Mp/Vp)
Vn=Vp
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
0
50
100
150
200
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
e
n
g
t
h
(
k
i
p
s
) Vn=2Mp /e
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.6) Rotacin Plstica del Eslabon (p). (15.2c AISC S-P).b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
p
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.6) Rotacin Plstica del Eslabon (p). (15.2c AISC S-P).e
p
e
p
p p
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
L
p
p
ppe
L ====
L
p
p
ppe
L ====
H H
H
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.6) Rotacin Plstica del Eslabon (p). (15.2c AISC S-P).
La Rotacin Mxima del Eslabon esta definida por las siguientes condiciones:
b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
0.08 radianes para: e 1.6 Mp / Vp0.02 radianes para: e 2.6 Mp / VpInterpolacin Lineal para valores de e entre :
1.6 Mp / Vp < e < 2.6 Mp / Vp
p max
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.6) Rotacin Plstica del Eslabon (p). (15.2c AISC S-P).b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
0.08
0.1
R
o
t
a
c
i
n
M
x
i
m
a
d
e
l
p
0
0.02
0.04
0.06
0 1 2 3 4 51.6 2.6
Cedencia por Corte
Cedencia por Flexion
Corte + Flexion
Longitud del Eslabn Link: e/(M p /V p)
R
o
t
a
c
i
n
M
x
i
m
a
d
e
l
E
s
l
a
b
n
L
i
n
k
15
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
b.6) Rotacin Plstica del Eslabon (p). (15.2c AISC S-P).b) Comportamiento de Viga-Eslabon (15.2 AISC Seismic Provisions )
0
5
10
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1e/L
p
/
/
/
/
p
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
Long. del Eslabon eRigidizadores IntermediosEspesor Mnimo
Deben colocarse rigidizadorescompletos a ambos lados del alma,al principio y al final del eslabn.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
30 t - d /5 para = 0.08 radianes
e 1.6 Mp / Vp
s
30 tw - d /5 para p = 0.08 radianes
52 tw - d /5 para p = 0.02 radianes
interpolar para 0.02 < p < 0.08 radianes
tw = Espesor del alma del Eslabon
d = Altura del Eslabon
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
s s s s s
ee 1.6 Mp / Vp
Disposicin de Rigidizadores Intermedios.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
2.6 Mp / Vp < e < 5 Mp / Vp
e
1.5 bf 1.5 bf1.5 bf 1.5 bf
bf = Ancho del Ala del Eslabon
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
1.6 Mp / Vp < e < 2.6 Mp / Vp Interpolar
e > 5 M / V No se Requierene > 5 Mp / Vp No se Requieren
En general, el espesor Mnimo de los rigidizadores sera el mayor valor entre 0.75 tw o 10mm
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)c) Rigidizadores (15.3 AISC Seismic Provisions )
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)d) Arriostramiento Lateral del Eslabon (15.5 AISC Seismic Provisions )
e
Se requiere arriostramiento lateral en ambas alas del eslabn, en los extremos del mismo
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)d) Arriostramiento Lateral del Eslabon (15.5 AISC Seismic Provisions )
Resistencia requerida del arriostramiento lateral, ubicado en cada extremo del Eslabon.
[[[[ ]]]][[[[ ]]]]o
Linkyyb h
ZFR06.0P ====
ho = Distancia entre los centroides de las alas del eslabon.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
Vigas Fuera del Eslabon
Arriostramientos
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
VMPVMP
MMPMMP
VMP VMP
Equilibriode Fuerzas
VMP
MMP MMP
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
15.6a: Para el Diseo del Arriostramiento. VMP = 1.25 Ry Vn
Para el Diseo de la Viga fuera del Eslabon y el Arriostramiento, se define un valor de Corte Mximo Probable en el Eslabon Link
15.6a: Para el Diseo del Arriostramiento. VMP = 1.25 Ry Vn
15.6b: Para el Diseo de la Viga. VMP = 1.10 Ry Vn
Vn = Resistencia Nominal a Corte
2VeM MPult ====
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.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
Para fines prcticos se determina un factor de Amplificacin ssmica atraves de la relacin entre el Corte Mximo Probable y el Corte por Sismo enel Eslabn Link.
15.6.a Diseo de Viga Fuera del Eslabon:
VMP = 1.1 Ry Vn
MMP = e Vult /2
el Eslabn Link.
=1.1 Ry Vn
Vsismo Link
1 2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
Luego, se aplican las combinaciones de carga incluyendo el Factor deAmplificacin 1 para determinar las Cargas Ultimas de Corte, Axial yMomento , en la Viga fuera del Eslabn:
15.6.a Diseo de Viga Fuera del Eslabon:
Momento , en la Viga fuera del Eslabn:
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1 QE(0.9 - 0.2 SDS) CP + 1 QE
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
Para fines prcticos se determina un factor de Amplificacion ssmica atraves de la relacin entre el Corte Mximo Probable y el Corte por Sismo enel Eslabn Link.
15.6.b Diseo del Arriostramiento:
VMP = 1.25 Ry Vn
MMP = e VMP /2
el Eslabn Link.
=1.25 Ry Vn
Vsismo Link
2 2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
Luego, se aplican las combinaciones de carga incluyendo el Factor deAmplificacin 2 para determinar las Cargas Ultimas de Corte, Axial yMomento, en el Arriostramiento :
15.6.b Diseo del Arriostramiento:
Momento, en el Arriostramiento :
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 2 QE(0.9 - 0.2 SDS) CP + 2 QE
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)e) Arriostramiento y Viga Fuera de la Zona del Eslabon(15.6 AISC Seismic Provisions )
15.6.c Conexin del Arriostramiento :
La conexin del Arriostramiento en susextremos debe disearse para las fuerzas
MMP
maximas de Traccin y Compresin queocurre en el Mismo considerando lascombinaciones de carga con el sismoamplificado utilizando el factor 2
=1.25 Ry Vn
Vsismo Link
2 2
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 2 QE(0.9 - 0.2 SDS) CP + 2 QE
VMP
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)f) Conexiones Viga - Columna(15.7 AISC Seismic Provisions )
Estas conexiones deben disearse paralas Fuerzas mximas que ocurren en elMMP
Las conexiones Viga - Columna pueden ser dispuestas a Corte Simple o aMomento con los requerimientos de un sistema Ordinary Moment Frames.
las Fuerzas mximas que ocurren en elextremo de la Viga considerando lascombinaciones de carga con el sismoamplificado utilizando el factor 1
=1.25 Ry VnVsismo Link
1 2
(1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + 1 QE(0.9 - 0.2 SDS) CP + 1 QE
VMP
MMP
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)g) Resistencia Requerida en Columnas (15.8 AISC Seismic Provisions )
Si se cumple esta relacin se debenaplicar los siguientes aspectos:
4.0>uP
Pu: Carga Axial Ultimaproveniente del Anlisis sinconsiderar la carga sismicaamplificada.
4.0>n
u
PP
Pn: 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 SDS) CP + CV + o QETraccin: (0.9 - 0.2 SDS) CP - o QE
o = 2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)
g.2) Las Columnas deben resistir aCompresion y Traccin, las fuerzasgeneradas por la sumatoria de los cortesmximos probables en los eslabones porencima de su nivel, mas la carga
g) Resistencia Requerida en Columnas (15.8 AISC Seismic Provisions )
VMP
VMP
MMP
encima de su nivel, mas la cargagravitacional mayorada.
Para tal fin, la carga ssmica se define:
Comp: (1.2 + 0.2 SDS) CP + CV + QETracc: (0.9 - 0.2 SDS) CP - QE
Luego, se aplican las Combinaciones
QE = 1.1 Ry Vn VMP
MMP
MMP
Diseo Sismo-Resistente en Acero
3.- Porticos con Arriostramientos Excntricos (EBF)g) Zonas Protegidas (15.9 AISC Seismic Provisions )
Zonas protegidas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
APLICACIN DE LAS NORMAS ANSI/AISC 360-05 y ANSI/AISC 341-05
UTILIZANDO LOS PROGRAMASSAP2000 & ETABS
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)
y
s
f
f
FE30.0
t2b
y
s
w FE
t
h 45.2
Revisin de esbeltez en alas y alma de Vigas (Secciones Compactas Ssmicas)
Revisin de esbeltez en alas y alma de Columnas
y
s
f
f
FE30.0
t2b
125.0y
u
PP
y
u
y
s
w PP
FE
t
h54.1-114.3
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
125.0P
Py
u >
Py = A Fy
Revisin de esbeltez en alas y alma de Columnas (Secciones Compactas Ssmicas)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000
Revisin de la longitud No Arriostrada en Vigas.
Lb = Distancia entre Arriostramientos lateralesry = Radio de Giro Menor
rFEL y
yb 086.0
Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)
Revisin de la esbeltez en Columnas.
Lb Lb
L/ry 60L = Longitud Total de la Columnary = Radio de Giro Menor
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000
Evaluacin de Columna Fuerte / Viga Debil, utilizando LRFD
Para el Eje Mayor Para el Eje Menor
Rmin Nb : Numero de Vigas que
Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)
Rmin
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
Nb : Numero de Vigas queconectan a la Columna.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000
Evaluacin de Columna Fuerte / Viga Dbil.
Capacidad de Momento Plstico en la Columna.
Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)
dc = Altura de la ColumnaLb = Longitud Libre del Tramo (viga)
Capacidad de Momento Plstico en la Viga.
Fyb = Esfuerzo Cedente de la VigaZb = Mdulo plstico de la Viga
Puc = Carga ltima en la columnaAg = Area gruesa de la columna
Fyc = Esfuerzo cedente de la Columna.Zc = Mdulo plstico de la Columna.
Ry = Factor de Sobre-resistencia de la viga
Nota: Es importante destacar que la frmula presenta una estimacin aproximada del 80% del valor real, ya que en la misma no se incluye el corte gravitacional ni la distancia de la rtula plstica, conforme a la norma ANSI/AISC 341-05
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000
Corte mximo en los Extremos de las Vigas.
Mpb = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb
Sistema: Special Moment Frames SMF (Manual: SFD-AISC-360-05)
Vu = Corte ltimo en los Extremos de la Viga
VDL = Corte proveniente de la Carga Muerta
MpbMpb
Vu Vu
C = Factor asociado al tipo de unin de la VigaC = 0 (ambos extremos articulados).C = 1 (uno de los extremos esta articulado)C = 2 (ambos extremos estan empotrados)
VLL = Corte proveniente de la Carga Viva
Mpb = Capacidad del Momento Plstico de la Viga
Lh = Longitud Libre de la Viga entre columnas
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Special Concentrically Braced Frames SCBF (Manual: SFD-AISC-360-05)
0.382
f s
f y
b Et F
Revisin de esbeltez en alas y alma de Vigas (Secciones Compactas)
twh
FEs3.76
y
y
s
f
f
FE30.0
t2b
125.0y
u
PP
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
125.0P
Py
u >
Py = A Fy
Revisin de esbeltez en alas y alma de Columnas y Arriostramientos (Secciones Compactas Ssmicas)
y
u
y
s
w PP
FE
t
h54.1-114.3
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Special Concentrically Braced Frames SCBF (Manual: SFD-AISC-360-05) Revisin de Relacin de Esbeltez en Arriostramientos.
rKL
FE4
y
Revisin de Longitud No Arriostrada para Sistemas Revisin de Longitud No Arriostrada para Sistemas de 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:
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05)
y
s
f
f
FE30.0
t2b
y
s
w FE
t
h 45.2
Revisin de esbeltez en alas y alma de Viga-Eslabn (Secciones Compactas Ssmicas)
Revisin de esbeltez en alas y alma de
y
s
f
f
FE30.0
t2b
125.0y
u
PP
y
u
y
s
w PP
FE
t
h54.1-114.3
y
s
y
u
y
s
w FE49.1
PP33.2
FE12.1
th
>
125.0P
Py
u >
Py = A Fy
Revisin de esbeltez en alas y alma de Columnas (Secciones Compactas Ssmicas)
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05) Revisin de esbeltez en alas y alma de Arriostramientos (Secciones Compactas )
0.382
f s
f y
b Et F
Determinacin de Resistencia por corte en la Viga-Eslabn (Link).
twh
FEs3.76
y
Determinacin de Resistencia por corte en la Viga-Eslabn (Link).
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05)
El programa verifica que la longitud de la Viga-Eslabn no exceda la mxima permitida:
Si la carga Axial Mayorada en la Viga-Eslabn (Link) supera el 15% de su resistencia axial:
Determinacin de Rotacin inelstica de la Viga-Eslabn (Link) producto del anlisis:
Cd = Factor de Amplificacin de Desplazamiento. (Ductilidad)I = Factor de Importancia.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05)
Revisin de la rotacin que ocurre en la Viga-Eslabn (Link) en funcin a la maxima permitida, definida de la siguiente manera:
0.08 radianes para: e 1.6 Mp / Vp0.08 radianes para: e 1.6 Mp / Vp0.02 radianes para: e 2.6 Mp / VpInterpolacin Lineal para valores de e entre :
1.6 Mp / Vp < e < 2.6 Mp / Vp
max
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Sistema: Excentrically Braced Frames EBF (Manual: SFD-AISC-360-05)
Revisin de la Relacin Demanda / Capacidad en Arriostramientos sustituyendo elsismo (E) de las combinaciones por un trmino Q donde se incluyen fuerzas axiales,cortes y momentos provenientes del equilibrio al considerar que la Viga-Eslabn(Link) alcanza un valor de corte ltimo en condicin inelstica.
V = 1.25 R VVult = 1.25 Ry Vn.
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.
Vult = 1.10 Ry Vn.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Diseo de Planchas de Continuidad (Manual: SFD-AISC-360-05)
Resistencia a flexin del Ala de la Columna.
Para columnas del Ultimo Nivel
Para columnas en General.
Resistencia a flexin del Alma de la Columna.
Para columnas del Ultimo Nivel
Para columnas en General.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Diseo de Planchas de Continuidad (Manual: SFD-AISC-360-05) Resistencia al aplastamiento del Alma de la Columna.
Para columnas en General.
Para columnas del Ultimo Nivel
Si tfb/dc 0.2 Si tfb/dc > 0.2
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Diseo de Planchas de Continuidad (Manual: SFD-AISC-360-05) Resistencia al pandeo del alma de la Columna.
Para columnas del Ultimo Nivel
Para columnas en General.
Para columnas del Ultimo Nivel
Determinacin del Area requerida para las planchas de Continuidad.
Para columnas del Ultimo Nivel
Para columnas en General.
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Diseo de Planchas de Continuidad (Manual: SFD-AISC-360-05)
Si Acp 0 No se requieren planchas de Continuidad
Si Acp > 0 Se requieren planchas de Continuidad
Disposiciones Mnimas de las Planchas de Continuidad (De ser requeridas).
Espesor Mnimo
Ancho Mnimo
Area Mnima
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Diseo de Dobles Planchas Zona del Panel(Manual: SFD-AISC-360-05)
Demanda por Corte en la Zona del Panel.
Resistencia por Corte en la Zona del Panel.
En sistemas SMF se tiene que: Mbn = Ry Mp = Ry Zb Fyb
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
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05)
Longitud No arriostrada en Vigas de sistemas SMF.
Diseo Sismo-Resistente en AceroUtilizando 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 Arriostramientos Excntricos.
Diseo Sismo-Resistente en AceroUtilizando 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).
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05)
Esbeltez en Arriostramientos de Sistemas SCBF
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05)
Seccin No Compacta Ssmica. Sistema SMF
Diseo Sismo-Resistente en Acero
Utilizando los Programas CSI: ETABS & SAP2000Ejemplos de Reportes (Manual: SFD-AISC-360-05)
Espesor de Doble Planchas y Relacin de Momentos Resistentes Viga / Columna.
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