02.1-Acciones Sísmicas en Edif Acero (GVC)

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1.1. La Ductilidad

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En condiciones normales, las deformaciones se presentan en rangos elásticos

�� 1. La Respuesta Sísmica de los Edificios de Acero

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Conceptos Generales

⇒ al

retirar las cargas desaparecen las deformaciones

No obstante, los sismos pueden inducir deformaciones en rango inelástico ⇒

al retirar P's, deformaciones permanentes. permanentes.

Gabriel Valencia Clement ��

1.1. La Ductilidad

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1.1. La Ductilidad

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1.1. La Ductilidad

La habilidad de sostener deformaciones inelásticas sin pérdida de resistencia.

Diseñar las estructuras para responder en rango elástico ante los sismos de diseño Es antieconómico, con frecuencia innecesario, y  hasta indeseable (se pueden generar fallas frágiles)  

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Comportamiento Comportamiento inelástico y Factor R:

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Esta definición debe tenerse muy Definición de R y del factor de amplificación clara: Ω 0 Se usa en muchos sitios

1.1. La Ductilidad

Proceso de plastificación progresiva:

1.1. La Ductilidad

Simplificación:

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Ω0

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1.1. La Ductilidad

La habilidad lidad de un sistema sistema estructura estructurall para resistir r acciones sísmicas en el rango pos-elástico se logra con el R El R tiene en cuenta la capacidad de disipación de energía. Siendo R una medida de la ductilidad:

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1.1. La Ductilidad

1.1. La Ductilidad

El R real depende del diseño final, debería comprobarse, pero es complejo

En los códigos actuales, en general � no se pide al diseñador diseñador evaluar evaluar R mediante ante un análisis de ductilidad del sistema, �

Se dan valores valores de R según según la tipología tipología de la estructura

El no comprobar el R puede llevar a soluciones poco seguras

R = f ( ∆u / ∆y) Entonces ... ��

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1.1. La Ductilidad

Debería usarse un proceso iterativo basado en etapas tales como: • Diseñar la estructura para un factor R inicial dado. • Evaluar el comportamiento de la estructura. • Comprobar el cumplimiento de las suposiciones de diseño .

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1.1. La Ductilidad

1.2. Inestabilidad

La primera etapa, elegir el R, depende exclusivamente de la expectativa del nivel de ductilidad

El mantener la estructura en rango elástico durante sismos fuertes puede ser una solución no racional, dado el alto costo

La segunda, evaluación del R real, es más crítica, puesto que la evaluación de la Respuesta dinámica inelástica requiere cálculos engorrosos La última etapa cierra el procedimiento, Es la ductilidad real = supuesta?

Y...

¿Cómo mantener en rango elástico un pórtico? ¡Fácil ! → analizar con R = 1

Si no lo es, debería rediseñarse (en especial si es menor) ��

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1.2. Inestabilidad

1.2. Inestabilidad

1.2. Inestabilidad

Pero una estructura de acero, puede tener un comportamiento no dúctil, puede haber:

O bien:

La evaluación de la ductilidad local se basa en la limitación de la relación ancho/espesor en las zonas en compresión.

Fenómenos de inestabilidad: - pandeo local - pandeo lateral de las columnas - pandeo de las riostras - pandeo flexo-torsional de las vigas o viga-columnas - efectos P- ∆ cuando las cargas axiales son altas. ��

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Fractura frágil - fallas por tensión en secciones netas - fractura de soldaduras - desgarre laminar en placas, (tenacidad y otros) - fracturas por fatiga - otros.

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1.2. Inestabilidad

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1.2. Inestabilidad

1.2. Inestabilidad

En zonas de amenaza sísmica alta, la rotación requerida debe ser mayor que en las de baja.

Los miembros pueden presentar pandeo local: - Antes de alcanzar esfuerzos de fluencia. - Después de alcanzar Fy, pero con baja ductilidad.

Se esperan articulaciones en gran número de zonas de la estructura, y así disipar gran parte de la energía que induce un sismo. ⇒ las

articulaciones plásticas deben poder rotar significativamente, con el fin de que se puedan desarrollar articulaciones en otras zonas de la estructura.

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1.2. Inestabilidad

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Inestabilidad de Columnas

relaciones ancho/espesor en zonas de amenaza sísmica alta deben ser menores.

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Bajo cargas cíclicas suele presentarse una degradación muy significativa en pocos ciclos:

Así mismo, para una buena ductilidad se requiere que no haya inestabilidad lateral

⇒

Véase tabla F.3.4-1 (  AISC – 2010).

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Inestabilidad de Vigas

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1.2. Inestabilidad

El comportamiento de una viga � depende, entre otros parámetros, de la separación entre soportes laterales

1.2. Inestabilidad

Se define la Capacidad de Rotación como:

Curva M – θ:

Suponiendo b/t < Lim: OA: pandeo lateral elástico o inelast.

En zonas de amenaza sísmica intermedia o alta, se requiere mayor capacidad de rotación: Baja sismicidad Alta sismicidad

 

OB: pandeo lateral en rango plástico

CR > 3 CR > 7

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OC: pandeo lateral con rotación suficiente ��

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1.3. Configuración del edificio

1.4. Resonancia

1.5. Redundancia

Los edificios de planta rectangular o cuadrada, con plantas regulares y sistemas sismo-resistentes ubicados simétricamente, se comportan mejor en sismos que los irregulares.

Si la onda sísmica tiene una frecuencia similar a la de la estructura, la amplitud del movimiento se aumenta considerablemente ⇒ Resonancia .

En regiones de media y alta sismicidad, debe revisarse que el sistema sísmico tenga un número suficiente de zonas de disipación como para satisfacer requerimientos de redundancia,

Más crítico aun si hay grandes vestíbulos sin columnas, que tienden a crear condiciones de piso flexible.

Los edificios altos, se ven más afectados por sismos con epicentros alejados, pudiendo resultar excitados por movimientos del terreno con frecuencias que causan resonancia

La irregularidad no permite una distribución uniforme de las fuerzas → torsiones ⇒ daños en puntos específicos

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En cambio, los edificios bajos son más susceptibles a los sismos cercanos (sacudidas rápidas). ��

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Si hay alta redundancia: �

pueden fallar algunos miembros sin colapso general. efectos inerciales son menores (si son altos incrementan las solicitaciones).

� los

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1.5. Redundancia

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1.5. Redundancia

Configuraciones de PRM’s: - PRM’s espaciales - PRM’s en los perímetros, PRM-P - PRM’s en pocos vanos perimetrales, PRM-PVP.

1.5. Redundancia

Índice

PRM espacial

de daño

Entre el segundo y el tercer caso, la reducción de conexiones resistentes a momento significa un incremento en el índice de daños. Mazzolani presenta un caso: ��

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1.5. Redundancia

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1.5. Redundancia

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1.5. Redundancia

Índice de daño

Buena parte de los edificios que experimentaron daños severos durante Northridge, tenía el esquema sismo – resistente basado en PRM-PVP

PRM en pocos vanos

El bajo número de zonas disipadoras atrae más fuerzas inerciales

perimetrales

La tendencia de los códigos actuales es exigir un valor mínimo de redundancia con el fin de evitar la concentración de demanda de ductilidad en conexiones viga – columna ��

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1.5. Redundancia

1.5. Redundancia

1.5. Redundancia

Para evaluar el, nivel de redundancia de una estructura hay varias propuestas.

NSR-10 en A.3.3.8 plantea para φ r : 1) Para sistemas con DMI, φ r = 1.0

a) En sistemas con PAC una cualquiera de las riostras o su conexión pierde su resistencia.

NSR-10 adoptó la propuesta de FEMA 450.

2) Para sistemas con DMO ó DES, φ r = 1.0, pero si se cumple que: en todos los pisos en los que actúe un cortante mayor que el 35% del basal, en la dirección de interés, en el sistema sísmico, no habrá una pérdida de resistencia del piso mayor del 33%, y tampoco aparecerá una irregularidad tipo 1bP, Cuando…

b) En sistemas con PAE un vínculo pierde su resistencia.

En A.3.3.3, NSR-10 plantea que se debe aplicar una reducción a R , además de las reducciones por irregularidad, si no se cumplen ciertos requisitos de redundancia.

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c) En sistemas con PRM, las conexiones viga-columna pierden su resistencia, d) En sistemas con muros de corte , un muro de corte, con una relación h/l > 1.0, o una de sus conexiones pierde resistencia. e) Otros sistemas: no tienen requisitos ��

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1.5. Redundancia

1.6. Estabilidad por efectos P-∆.


En los sistemas que no cumplan lo anterior, φ r = 0.75

Los límites establecidos a la deriva, relacionados inicialmente con condiciones de servicio,

Si las derivas son grandes ⇒ efectos P- ∆ pueden producir inestabilidad

No obstante, en algunos casos, aun si no se cumplen las condiciones nombradas atrás, se tomará φ r = 1.0

En el caso de sismo incluyen además:

En la literatura, NSR-10, FEMA 368 (NEHRP 2000), FEMA 450. etc., hay metodologías para tener en cuenta este fenómeno.

GVC: NSR-10 en A.3.3.8 (d) solo nombra muros de concreto, pero en FEMA 450 se incluyen todos los muros de corte, incluso los de acero ��

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- Estabilidad de las estructuras - Protección a elementos no estructurales - Alarma y pánico de los ocupantes - Comportamiento sísmico

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En NSR-10 A.6.2.3 se pide calcular el índice de estabilidad:

En todos los pisos se debe cumplir

Origen de la Ec A.6.2-2 :

Qi ≤ 0.30

(A.6.2-2) Si Qi > 0.3 Pi = suma de (D + L) del piso i , y todos los pisos por encima, con γ D = γ L = 1.0. ∆cm = deriva del piso i . Vi = cortante en el piso i , sin dividir por R (suma de cortantes sísmicas en ese y los pisos superiores). hpi = altura del piso i . ��

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 un



la estructura es potencialmente inestable debe rigidizarse.

Por otra parte, si Qi > 0.10 ⇒ las solicitaciones se deben incrementar por el efecto de 2° orden, con:

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Para la plastificación de todas las vigas en sus extremos:


Sea un subconjunto de la estructura

⇒

Ante las acciones sísmicas, se desea que se presente mecanismo de vigas. La Ec. de Q i busca garantizar que ese Mec se presente antes que un fenómeno de inestabilidad por la acción de los momentos P ∆

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Por su parte, los efectos P ∆:

piso.

Por su parte, es claro que: Luego: ��

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Esto es:

Los límites que establece NSR-10 son:

Zona de panel:

De estas Ecs  el índice Q de NSR-10: Si M p∆ es << M V , los efectos P ∆ no serán significativos, se presentará mecanismo de vigas, pero si son de magnitudes similares, esos efectos serán mandatorios, incluso podrán producir inestabilidad. ��

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1.7. Niveles de Diseño.

Si Qi ≤ 0.10



Si 0.10 < Q i ≤ 0.30

 Considerar

Si

No considerar P∆ P∆

Qi > 0.30  Posible Inestabilidad No se permite ⇒ Rigidizar la estructura.

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Investigaciones recientes demuestran que la deformación de la zona de panel en PRM's no tiene mayor influencia en la estimación de derivas (AISC-Sísmico-05) ��

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Se reconocen 3 niveles de diseño:

Segundo nivel de diseño :

Tercer nivel de diseño :

Primer nivel de diseño :

como el anterior más un criterio de jerarquía: en cualquier nudo

Con sofisticados procedimientos de diseño basados en análisis inelásticos para una determinada distribución de fuerzas horizontales sísmicas

Solicitaciones con análisis elástico simple.  No 

hay control de disipación. Las Art. plásticas podrán aparecer en vigas o en columnas

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ΣMp, c

>

ΣMp, v

Las columnas y las conexiones deben diseñarse para resistir las fuerzas que generan M p en las vigas, incrementadas en un porcentaje ��

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Permiten el control directo del modo de falla y, mediante varios análisis, el diseño para el mecanismo global para tales fuerzas

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Transferencia de las cargas gravitacionales

2. Los sistemas Sismo-resistentes

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Transferencia de las cargas horizontales

La concepción del edificio está estrechamente ligada a las características de la estructura portante Todas las cargas que deben ser transferidas a la cimentación Por lo que el tipo de estructura depende en buena medida de las cargas para las que deba diseñarse Se diseñará para estados límite � de resistencia, � de servicio: deflexiones, vibraciones, dilataciones… ��

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2.Viento Los sistemas Sismo-resistentes

Viento, sismo, empujes de tierra, otros Viento: sus acciones son función de: � La densidad del aire � La velocidad del viento � La altura sobre el terreno � La topografía del sitio � La forma y tamaño de los obstáculos vecinos � La forma del edificio y sus dimensiones

Viguetas Vigas Columnas Cimentación ��

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Viento

Ecuación de Beroulli:

Muy importante definir velocidad de diseño .

= presión dinámica ρ = densidad V = velocidad ρ es 1.25 k/m³ a 15°C y nivel del mar, luego: q

Máxima mensual anual � Máxima promedio � Máxima esperada en x años, con una probabilidad p � Velocidad “fastest-mile” � De ráfaga de t sg. �

� Máxima

Con V en [m/s] y q en [kN/m²] ��

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Viento

Viento

Sismo

Variación con la altura:

En función de la forma del edificio, se adoptan coeficientes de forma.

δ

F = fuerza m = masa a = aceleración

Finalmente, se determinan fuerzas estáticas equivalentes:

La aceleración del movimiento del edificio es diferente a la del sismo

10.0 m

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Sismo

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Transferencia de las cargas horizontales

El método más sencillo de considerar las acciones del sismo: Suponer fuerzas (Claro, dependen de la masa del edificio).

El sistema que se escoja tiene gran influencia en � la solución formal  arquitectónica � la escogencia de los acabados � el tiempo de construcción � los costos � etc.

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Sistemas resistentes a cargas laterales

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Para transferir las cargas de viento y sismo a la cimentación, se requieren

Por tanto:

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Usualmente las estructuras de acero tienen sistemas sismo-resistentes ubicados en zonas específicas. No es frecuente diseñar sistemas resistentes a cargas laterales en todos los ejes del edificio. En el caso de PRM, solo algunas conexiones son a momento, la mayoría a cortante.

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Tipos de Conexiones.

Tipos de Conexiones.

En general se permite el uso de conexiones :

En el análisis estructural usual se consideran del tipo (a) ó (c), lo que puede no ser lo más económico

a) Totalmente restringidas, TR, teóricamente no hay

rotación.

Tipos de Conexiones

a) Parcialmente restringidas o semirígidas, PR, la

rotación es pequeña y transmiten momentos de magnitud importante. a) Simples, CS, hay rotaciones grandes, los momentos

son despreciables. Se suponen sin restricción al giro. ��

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NSR-10 - F.2.2. Requisitos de Diseño.

F.2.2. Requisitos de Diseño.

F.2.2.5a. Conexiones simples: para M muy pequeño, se supone que la rotación no está restringida Debe garantizarse que se pueden acomodar las rotaciones propias de una articulación.

6b - Conexiones a momento: - Totalmente restringidas, TR - Parcialmente restringidas, PR

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Ejemplo de TR

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De acuerdo con la propuesta de Bjorhovde, las conexiones se clasifican así:

F.2.2. Requisitos de Diseño.

El diseño de las PR es iterativo, pues en general: M resistente = f( θ), pero θ = f(M) El comportamiento de las conexiones PR se puede representar en curvas M- θ:

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� ��

Si M n,Conex >> M n, Viga ⇒

comportamiento de la conexión será elástico

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

Si M n,Conex ≈ M n, Viga ⇒

Conexión podrá sufrir grandes deformaciones inelásticas



Si M n,Conex < M n, Viga ⇒

Las deformaciones se concentrarán en la conexión

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α � �

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α � ��

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θ / θ �

 Rígida

La propuesta de AISC: θ��

 Flexible

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F.2.2. (Cont) – Conexiones PR. Rotaciones

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θe = θp =

Rotación elástica

Rotación inelástica

Articulación plástica ��

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F.2.2.3.5.2.2, plantea:

F.2.2.3.5.2.2, Análisis y Diseño de PR.

Cuando se usen conexiones PR:

Hay que cuidarse de no excederse de los límites planteados en las bases de datos.

- Deben conocerse las características M- θ - Deben incluirse estas en el análisis

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PR - Ductilidad de las conexiones:

En la literatura hay bases de datos de curvas M- θ Véase por ejemplo: • p222 Comentario AISC-05 • Memorias Stessa 2003: p313, p321, p329 • FEMA 350 • Etc. ��

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De ser necesario  Ensayos  FEA Por no ser lineal, se requieren rigideces diferentes para estado límite de servicio y de resistencia.

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Pórticos Resistentes a Momento, PRM


NSR-10 define tres grandes grupos de sistemas: � Pórticos rígidos  PRM � Pórticos arriostrados: PAC, PAE, PDRM, PDRP � Muros de corte: � de acero � de concreto � de mampostería estructural � de aluminio Independientes o combinados

Pórticos Resistentes a Momento - PRM.

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Tienen gran número de zonas de posible disipación de energía, en los extremos de los miembros, donde podrán aparecer articulaciones plásticas

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La disipación de energía, que tiene lugar en las artic plásticas, se debe al comportamiento cíclico a flexión

Sitios susceptibles de plastificación:


Gracias al gran número de zonas disipadoras pueden resistir sismos de la máxima intensidad Los PRM poseen ductilidad y resistencia satisfactorias, pero alta flexibilidad lo que los hace antieconómicos para edificios de gran altura por control de derivas

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Pórticos con Arriostramientos Concéntricos, PAC


PAC 2.2 Pórticos con Arriostramientos Concéntricos - PAC

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2.2 PAC – (Cont)

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2.2 PAC – (Cont)

Los PAC son muy usados en zonas de baja sismicidad debido a razones económicas: �

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Simplicidad de ejecución. Conexiones articuladas Procedimiento de montaje más sencillo que PRM

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2.2 PAC – (Cont)

Se disipa energía y se logra ductilidad, al producirse - pandeo en las riostras ( - ) - fluencia en las riostras ( + )

Con carga cíclica se presenta una degradación: La barra pandeada no se endereza totalmente cuando cambia a tensión Dos tendencias en los últimos años: Mantener la estructura en rango elástico tanto como sea posible (pero no disipa gran energía). Mejorar el comportamiento de la estructura y las riostras en el rango plástico

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2.3 Pórticos con arriostramientos excéntricos, PAE

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2.3 PAE – (Cont)

2.3 PAE – (Cont)

La viga se divide en 2 o más tramos. Al tramo más pequeño se le denomina vínculo, y representa el elemento disipador En esta tipología, la energía sísmica inducida, se disipa por medio de deformación inelástica del vínculo

Las Art plásticas, disipadoras de energía deben estar localizadas solo en los vínculos. Todos los elementos diferentes al vínculo, deben permanecer elásticos bajo las máximas fuerzas que pueden ser generadas por los vínculos en fluencia y aun en endurecimiento

por cortante y/o por flexión ��

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2.4 Comparación

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2.4 Comparación

El comportamiento inelástico de los PRM conduce a: a) Mejor desempeño sísmico que los PAC ante terremotos severos, debido al gran número de zonas disipadoras, (Capacidad disipadora similar a la del PAE). b) Este buen comportamiento de PRM no puede ser totalmente explotado debido a la rigidez lateral, que es menor que la de ambos, PAC y PAE ��

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Muros de Corte de Lámina

En la tabla se resume el desempeño sísmico de estas tipologías clásicas. Tipo

Resist

Rigidez

PRM

Buena

Pobre

Buena

PAC

Buena

Buena

Pobre

PAE

Buena

Buena

Buena

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Ductilidad

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Estructuras compuestas acero-concreto.

Miembros Compuestos

2.5 Alternativas

Vigas compuestas: diseño s/ Especificaciones NSR-10, F2, salvo si PRMC-E (PRM compuestos Especiales).

Para transmitir las fuerzas entre los dos materiales se usan conectores de cortante:

Se consideran 3 tipos de vigas compuestas:

Estructuras entre PAC y PRM, con diferentes valores de rigidez y ductilidad

T T

Embebid as

Vigas conectadas con losas

Relle nas

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2.5 Alternativas

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2.5 Alternativas

Variando b entre las columnas centrales B y C

Incrementando b:

b = 0 es el clásico PAC

Buena rigidez, S 1

Gran rígidez, S 0 Poca ductilidad, D 0

Ductilidad media D1 > D0

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Para vencer las limitaciones de tipologías clásicas, pueden concebirse unas nuevas que disipen energía en flexión, partiendo de sistemas PAC, que son los más económicos

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2.5 Alternativas

Cuando b 2 > b1, La rigidez decrece S2 < S1 La ductilidad crece D2 > D1

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2.5 Alternativas

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2.5 Alternativas

En resumen: Finalmente b 3 = L, se obtiene un PRM

a) Puede mejorarse ductilidad de un PAC, “ductilizando” el sistema en si  un sistema compuesto por dos o más subsistemas rígidos PAC, conectados por medio de vigas débiles

Rigidez moderada S3 < S2, Mejor ductilidad D3 > D2 ��

b) La generación de estos sistemas ofrece la posibilidad de obtener un amplio rango de estructuras desde muy rígidas  PAC hasta muy dúctiles  PRM ��

��

Edificios de Acero en los sismos de 1990’s

El correcto diseño de las conexiones es fundamental para garantizar el comportamiento de las estructuras de acero ante solicitaciones sísmicas En un sistema sísmico, las conexiones deben poseer una mayor resistencia que la resistencia de las de las vigas que conectan Después de Kobe y Northridge, quedó claro que ni las provisiones europeas, más estrictas que las EUA, son suficiente garantía de comportamiento dúctil de conexiones. ��

3. Desarrollo reciente del Análisis Sísmico de Edificios de Acero.

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En las inspecciones que siguieron a los desastres se encontraron algunas fracturas frágiles en conexiones viga a columna. Estas se observaron en: � La viga. � En la interfase viga-columna. � En la aleta de la columna. � En la sección conectada a la viga. Siempre cerca de las soldaduras, o iniciándose en ellas ��

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Edificios de Acero en los sismos de 1990’s  En

Kobe el daño está caracterizado particularmente por fracturas importantes que cruzan el espesor de los elementos de las secciones

 Mientras

que en Northridge las grietas se propagan desde las soldaduras a las aletas de las columnas o en las de vigas y en su alma

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Fallas detectadas en Northridge

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Varios edificios con PRM sufrieron daños en las conexiones.

Algunas conexiones fallaron con fracturas frágiles, con poca o ninguna ductilidad.

No se presentaron colapsos.

Las fracturas típicamente se iniciaron en las soldaduras de garganta de las aletas Causas de las fallas:

Daños típicos:  Fractura material

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soldadura.

 La

soldadura.

 Fisuras en aleta columna.

 Diseño

 Grietas

 Materiales.

en el alma de columna

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de las conexiones.

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Fallas iniciando en el punto central de los cordones en el patín inferior

Soldadura: 

Baja tenacidad del metal de soldadura Recordemos: tenacidad = habilidad para deformarse inelásticamente en presencia de desperfectos, pj grietas, y bajo condiciones de alta concentración de esfuerzos .



Conexión usual en Edificios de acero

Baja Calidad de soldaduras: - Poros, impurezas, falta penetración - Fallas iniciando en el punto central de los cordones en patín inferior

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Fallas Observadas

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Fallas Observadas

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Fallas Observadas

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Fallas Observadas

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4.1 Edificios de Acero en los sismos de 1990’s

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Análisis de las fallas


A partir de 1995 se dedicó un gran esfuerzo a estudiar lo ocurrido en Northridge y en Kobe, y a actualizar las provisiones de diseño. Para detectar los daños fue necesario remover acabados y protección contra el fuego. En algún caso resultó más económico demoler el edificio que repararlo. ��

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Inconsistencias en el diseño

Efectos de las placas de respaldo:

Se unieron los esfuerzos de BSSC TS6 (comité sísmico de NEHRP) y AISC TC9, en estrecha relación con SEAOC. Se creo la SAC Joint Venture que en Sept 1995 suscribió convenio con FEMA para patrocinio. Las provisiones fueron adoptadas por NEHRP. National Earthquake Hazard Reduction Program

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Esfuerzos de flexión en el patín inferior por desplazamiento vertical:

Crean muescas Dificultan inspecciones

Placas de respaldo: V ��

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Los σ en aletas se transmiten por medio de diafragmas.

Así mismo, en una conexión muy usada en el Japón:

La transmisión de σ en el alma de viga involucra la resistencia fuera del plano de la pared de la columna ⇒ alta

concentración de σ en los extremos de aletas, las cuales están sueltas debido a destijeres para soldadura.

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Materiales


Esfuerzo de fluencia del material bastante más alto que el esperado

Las investigaciones concernientes a las causas de daño en edificios de acero en sismos recientes han generado gran discusión

Baja tenacidad en la zona k:

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a) Por un lado el tema de la baja calidad de soldadura en campo ⇒ mayor supervisión

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Por otro lado, b) Un exceso de solicitación sísmica y diseños deficientes que generan una ductilidad rotacional de conexiones menor que la demanda impuesta por el sismo

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Cambios en los códigos de diseño.

Juntas en taller: En Japón, Después de Kobe se revisaron muchos edificios entre 6 y 14 pisos, con columnas tubulares y vigas �:

De las 3013 juntas estudiadas, en el 6.5%  fracturas en la unión de la aleta inferior con el diafragma.

Con juntas en Taller

Juntas en obra:

Con juntas en obra

De las 5056 conexiones estudiadas, el 16.9% presentaba falla, lo que representa 2.6 veces el número de juntas soldadas en taller

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Pues ... el sismo de Northridge rompió aquel paradigma !!

Y aquellos fenómenos en muchos casos sin daños arquitectónicos

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Ahora bien, los ingenieros de marras exclamaron:

Si ... que podrían presentarse plastificaciones aquí y allá pero no más, pero colapsos ... ¡nunca!

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Y ese de Northridge no fue el gran sismo de diseño, ¿qué tal que lo hubiera sido? ¿Y si no se hubieran detectado los problemas y llegará otro sismito?

¡ daños sin colapso ! Pero hay que ver los costos:

Aquello de que solo habría plasticaficaciones localizadas, pero nada de fracturas frágiles, aquello no se cumplió

� investigación

y evaluación de estructuras � reparaciones de no-estructurales � lucro cesante, etc. � reparaciones

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Muchos ingenieros opinaron que este tipo de estructuras era invulnerable a las acciones sísmicas !!!!


Se comportaron las estructuras según lo previsto: Fisuritas en soldaduras � Grieticas en la zona de panel (Fig 6-19) � En fin ... fracturitas frágiles en conexiones, �

Desde mediados siglo XX, los PRM's con conexiones soldadas fueron vistos como los sistemas más dúctiles.

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Durante el desarrollo del proyecto SAC, Se orientaron los esfuerzos hacia la búsqueda de edificaciones

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Programa FEMA - SAC

Culminó en 2000 con la publicación de:

 Más Confiables, Más Eficientes en costos.

Cambios importantes en los códigos.

FEMA 350: Recomendaciones de Diseño FEMA 351: Evaluación y actualización de existentes FEMA 352: Evaluación y Reparación pos-sismo FEMA 353: Recomendaciones para Aseguramiento de Calidad

Más Prácticas, ��

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Nuevas Propuestas

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Nuevas Propuestas

Las provisiones sísmicas de AISC especifican un factor de incremento de la fluencia teórica del material:

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Nuevas Propuestas

Mejoramiento de las conexiones:

F ye = R y�F y R y

= 1.5 para ASTM A-36 = 1.1 para ASTM A 572 Gr 50

Nuevos materiales: ASTM A 992

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Soldadura

50 ksi ≤ F y ≤ 65 ksi Fu ≤ 59 ksi (F y / Fu )max = 0.85

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Nuevas Propuestas

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Nuevas Propuestas

Nuevas Propuestas

Refuerzos

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Nuevas Propuestas

Nuevas Propuestas

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Pórticos con cerchas dúctiles, PCD.

Un sistema estructural estudiado y codificado en años recientes es el denominado: Refuerzos

Pórticos con Cerchas Dúctiles, PCD . Zona disipadora de energía

Se trata de PRMs en los que las vigas son de celosía

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Pórticos con cerchas dúctiles, PCD.

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Nuevas Propuestas

Logran deformaciones inelásticas significativas dentro del tramo central de las vigas, denominado segmento especial, SE.

Otro sistema estructural recientemente codificado, Pórticos con riostras con pandeo restringido (PAPR)

Pórticos con riostras con pandeo restringido (PAPR)

Las riostras se componen de un núcleo de acero y un sistema que restringe su pandeo  núcleo embebido (en mortero, pj). �� L S = Luz cercha ≤ 20 m

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A Riostra de pandeo restringido

Camisa

A Aislante Núcleo de acero

Camisa de acero Mortero

Núcleo de acero ��

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Diagrama de flujo para el diseño de los SRCL de acero

¡Gracias por su atención!

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Gabriel Valencia Clement

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02.1-Acciones Sísmicas en Edif Acero (GVC)

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