4.-Porticos Especiales a Momento-smf

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO - SMF (Ing. Eliud Hernández)

Guía de Aplicación. Pórticos Especiales Resistentes a Momento Special Moment Frames (SMF)

Ing. Eliud Hernández. www.inesa-adiestramiento.com Teléfonos: 58-412-2390553; 58-212-7616107; 58-212-7617872 Email: [email protected] Twitter: @iadiestramiento

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO - SMF (Ing. Eliud Hernández) 1. Alcance Se aplica a sistemas que requieren de incursiones inelásticas significativas. 2. Conceptos Básicos Los porticos Especiales a Momentos (SMF) se diseñan de acuerdo con las disposiciones contenidas en la norma ANSI/AISC 341. En estos sistemas se esperan incursions inelásticas signifcativas a través de la cedencia por flexión de las vigas (Rótulas Plásticas) y una cedencia controlada de la zona del panel en columnas. En general se debe aplicar el criterio Columna Fuerte-Viga Débil a fin de prevenir un entrepiso débil. Es de destacar que se permite la cedencia en la base de las columnas. Para estos sistemas se utilizan secciones de gran ductilidad en vigas controlando el pandeo local y pandeo lateral torsional. Las conexiones viga-columna deben ser precalificadas conforme a la norma ANSI/AISC 358 las cuales definen las zonas del panel y planchas de continuidad. 3. Análisis No se tienen requerimientos adicionales.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil Para establecer un Criterio Columna Fuerte – Viga Débil, debe cumplirse en cada junta la Relación de Momentos presentada, salvo algunas excepciones.

∑M ∑M

* pc * pb

> 1. 0

De no cumplirse la relación de momentos presentada podria generarse un Mecanismo de colapso de piso al desarrollarse rótulas plásticas en columnas del mismo nivel.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil a) Definición de Momentos Máximos Probables en Vigas y Columnas.

∑M

∑M

* pc

=

Sumatoria de las resistencias teóricas a flexión plástica de las columnas incluyendo la reducción de la carga axial mayorada, ubicadas en los extremos (superior e inferior) de las conexiones a momentos de las vigas, proyectadas sobre el punto de intersección de los ejes baricéntricos de vigas y columnas que concurren al nodo.

* pb

=

Sumatoria de las resistencias esperadas a flexión ubicadas en las rótulas plásticas de las vigas, proyectadas sobre el punto de intersección de los ejes baricéntricos de las vigas y las columnas que concurren al nodo.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil b) Momentos en el punto de Intersección de sus ejes baricéntricos. ∑M*pc = M*pc-Superior + M*pc-Inferior

C L

Columna

∑M*pb = M*pb-Izquierda + M*pb-Derecha

M*pc-Superior

M*pb-Derecha

CLViga

M*pb-Izquierda

M*pc-Inferior

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos Criterio Columna F. / Viga D.

Sh : Distancia donde ocurre la rótula plástica, medida desde la cara de la columna (Depende de la Conexión Utilizada)

dcol

c) Cálculo de M*pb Viga Izq.

Mpr-Izq. Vuv (Izq).

M*pb-Izq.

Viga Der.

M*pb-der.

sh

sh

sh+dcol/2

sh+dcol/2

Vuv (Der.) Mpr-Der. Rótula Plástica

Rótula Plástica

M*pb = Mpr + Vuv (sh + dcol /2 ) Mpr : Resistencia Esperada a Flexión actuando en la rótula plástica de la viga Vuv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rótula plástica de la viga

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil

sh

d) Definición de Mpr y Vuv

sh

Rótula Plástica

Lh Q = (1.2 + 0.2SDS)CP + γ CV

Mpr

Mpr Vuv

Mpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg

Vg = QLh / 2

Vuv


e) Cálculo de M*pc

Columna Superior. Vuc superior

Mpc-Sup. M*pc-Sup.

M*pc-Inf. Mpc-Inf.

dviga

Vuc inferior

Columna Inferior. M*pc = Mpc + Vuc ( dviga /2 ) Mpc : Resistencia Teórica a Flexión de la Columna incluyendo la Carga Axial Mayorada. Vuc : Resistencia Esperada a Corte de la Columna actuando en la cara de la viga

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.1 Relación de Momentos–Criterio Columna F. / Viga D.

f) Definición de Mpc y Vuc

Mpc

Vuc Puc

Lv : Luz libre de la Columna Punto de Inflexión.

Lv

Lv : Luz libre de la Columna Mpc = Zc ( Fyc - Puc /Ag )

Vuc = (2 Mpc / Lv )

Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna. Ag : Area gruesa de la columna.

Vuc Mpc


∑M ∑M

En resumen , para vigas y columnas, se tiene:

* pc * pb

> 1.0

M*pc = Zc (Fyc - Puc / Ag) + 2 Zc (Fyc - Puc / Ag)

(dviga /2)

Lv La Norma AISC 341 “Seismic Provisions” permite despreciar el corte resistente de la columna de forma conservadora, quedando una expresión simplificada.

M*pc = Zc (Fyc - Puc / Ag)

M*pb = 1.1Ry Zb Fyb + 2(1.1Ry Zb Fyb ) + Vg Lh

(sh + dcol /2 )

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.2 Soporte Lateral en Vigas Las Vigas deben cumplir con la condición de secciones de Alta Ductilidad (Compactas Sísmicas), conforme a la sección D1.1 de la Norma AISC 341-10. Esto implica el control del pandeo lateral torsional

E Lb ≤ 0.086  F  y

 r y  

Lb = Distancia entre arriostramientos laterales ry = Radio de Giro Menor

Pandeo Lateral Torsional

Arriostramientos Laterales

Lb

Lb

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.2 Soporte Lateral en Vigas

Lb

Viga del Sistema Resistente a Sismos (SMF)

Arriostramiento Lateral Ambas Alas Soportadas Lateralmente

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.2 Soporte Lateral en Vigas Adicionalmente, se deben agregar soportes laterales en vigas en aquellas zonas donde existan fuerzas concentradas, cambios en el area gruesa o donde el análisis indique que se puedan formar rótulas plásticas durante las deformaciones inelásticas durante un evento sísmico, respetando las zonas protegidas.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna (1) Conexiones Viga-Columna con soporte lateral Cuando el alma de las vigas y la columna esten coplanares y la columna muestre un remanente de su resistencia elástica fuera de la zona del panel, las alas de la columna podrán estar soportadas sólo al nivel del tope de las alas de la viga. Se permite asumir que una columna tiene remanente de su resistencia elástica fuera de la zona del panel cuando la relación de momentos en el nodo, conforme al criterio columna fuerte/viga débil, es igual o mayor a 2.00 * M ∑ pc

∑M

* pb

> 2.0

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna (1) Conexiones Viga-Columna con soporte lateral Cuando la columna no tenga remanente de su resistencia elástica fuera de la zona del panel, se deben aplicar los siguientes requerimientos: •

Las alas de la columna estarán soportadas lateralmente al nivel de ambas alas de las vigas. El soporte será directa o indirectamente, por medio del alma de la columna o de las alas de las vigas perpendiculares

•

El soporte lateral de cada ala de columna se diseñará para una solicitación mayorada igual al dos por ciento (2 %) de la resistencia teórica del ala de la viga (Fyb bf tf ).

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna (2) Conexiones Viga-Columna sin soporte lateral Las columnas con conexiones Viga-Columna sin soporte lateral en la dirección transversal al pórtico sísmico, se diseñarán utilizando la distancia entre los soportes laterales adyacentes como la altura de la columna para efectos del pandeo en dicha dirección. El diseño se realizará de acuerdo con el Capítulo (H) de la Norma ANSI/AISC 360, excepto que: a) La solicitación mayorada sobre la columna se calculará para las combinaciones de cargas establecidas, siendo la acción sísmica S el menor valor entre: • La fuerza sísmica amplificada Ωo SH ,donde SH representa la componente horizontal de la fuerza sísmica. • 125 % la resistencia minorada del pórtico, calculada como la resistencia minorada a flexión de la viga o la resistencia minorada a corte de la zona del panel.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 4. Requerimientos del Sistema 4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna (2) Conexiones Viga-Columna sin soporte lateral b) Para estas columnas, la relación de esbeltez L/r no excederá de 60. c) En dirección transversal al pórtico sísmico, el momento mayorado en la columna deberá incluir el momento generado por la fuerza en el ala de la viga, como se especifica en la sección E3.4c(1)(2) de la Norma ANSI/AISC 341-10, más el momento de segundo orden que resulta del desplazamiento del ala de la columna.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO - SMF (Ing. Eliud Hernández) 5. Miembros 5.1 Requerimientos Básicos Las Vigas y Columnas deben cumplir con la condición de secciones de Alta Ductilidad (Compactas Sísmicas), conforme a la sección D1.1 de la Norma AISC 341-10. Esto implica el control del pandeo local En el caso de VIGAS se establece que la relación (ancho / espesor) de alas y alma deben cumplir específicamente con las siguientes condiciones bf

Alas de Vigas

bf

E ≤ 0.30 s 2t f Fy

Alma de Vigas

h Es ≤2.45 tw Fy

El control del pandeo local permite que se desarrolle la capacidad plastica de la viga.

tf h tw

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 5. Miembros 5.1 Requerimientos Básicos En COLUMNAS, la relación (ancho / espesor) de alas y alma deben cumplir específicamente con las siguientes condiciones

Alas de Columnas

bf

E bf ≤0.30 s 2tf Fy tf

Alma de Columnas Pu ≤0.125 φ Py Pu > 0.125 φ Py

h ≤ 2 . 45 tw

Es Fy

 Pu 1 0 . 93  φ Py 

  

E  P  E h ≤ 0.77 s 2.93 − u  > 1.49 s tw Fy  φ Py  Fy

h tw

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO - SMF (Ing. Eliud Hernández) 5. Miembros 5.2 Alas de Vigas No se permite alterar las alas de las vigas en la zona de rótulas plásticas, a menos que se demuestre a través de ensayos calificados que la misma puede lograr en dicha región incursiones inelásticas estables. 5.3 Zonas Protegidas Se define como zona protegida la región de los extremos de la viga donde se desarrollan las rótulas plásticas con una incursión inelástica significativa. La ubicación de las rótulas plásticas depende de la conexión precalificada utilizada.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.1 Soldaduras en Demanda Crítica. Las siguientes conexiones deben realizarse en demanda crítica: • Soldaduras de penetración en empalmes de columnas. • Planchas Bases de columnas • Unión de alma y alas de Vigas a la columnas a menos que la conexión precalificada especifique lo contrario conforme a la norma ANSI/AISC 358-10.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.2 Conexiones Viga-Columna. Las conexiones Viga-Columna deben satisfacer los siguientes requerimientos: • Deben ser capaces de desarrollar una deriva de piso “ θ ” (rotación plástica) igual o mayor a ± 0.04 rad. • Las conexiones deben desarrollar como mínimo un Momento Resistente igual a 0.80Mp de la viga conectada, para una deriva de piso “ θ ” (rotación plástica) de ± 0.04 rad. 6.3 Demostración a Conformidad. • Se deben diseñar conexiones conforme a la Norma ANSI/AISC 358. • Las conexiones deben cumplir con los lineamientos descritos en la sección K “Prequalification and Cyclic Qualification Testing Provisions" de la norma ANSI/AISC 341. Esta sección indica ensayos, aspectos generales y condiciones especificas que deben cumplir las conexiones para su calificación.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández)

Momento de la Viga en la Cara de la Columna (in-kips)

.- 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 viga conectada. A continuación se presenta el Ciclo de Histéresis Típico Esperado. 40000 M 0.04 ≥0.8 Mp 30000 0.8 Mp

20000 10000 0 -10000 -20000

- 0.8 Mp

-30000 -40000 -0.08

M0.04 ≥0.8 Mp -0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

Deriva de Piso θ (rad)

0.04

0.06

0.08

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) .- Ensayo con ciclos de carga a fin de calificar la conexión Viga-Columna para una deriva de piso equivalente a ± 0.04 radianes.

∆ Carga Cíclica

Hcolumna

Deriva de Piso

θ=

∆ Hcolumna

θ

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) Conexiones Precalificadas incluidas en la Norma ANSI/AISC 358-10 “Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications”.

• BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE MOMENT CONNECTIONS • REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION • BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION • WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W) MOMENT CONNECTION • KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION


BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE MOMENT CONNECTIONS


BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE MOMENT CONNECTIONS

End plate 4ES

Rigidizador

Planchas Adosadas al Alma Planchas de Continuidad


REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION


REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION

Planchas de Continuidad

Sección Reducida


REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION Sección Reducida


BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION


BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION

Planchas en Alas

Plancha en Alma


WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W) MOMENT CONNECTION


WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W) MOMENT CONNECTION

Plancha y Pernos de Montaje


KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION


KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION

BRACKET

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.4 Resistencia por Corte. La demanda por corte de la conexión se debe determinar considerando las combinaciones de carga incluyendo el sismo amplificado. En este caso, la acción del sismo amplificado (Ω Ωο S) se sustituye por la siguiente expresión.

Emh = (2 Mpr /

)

1.2 CP + γ CV ± Ωο S

1.2 CP + γ CV ± Emh

0.9 CP ± Ωο S

0.9 CP ± Emh

Donde: Mpr = 1.1 Ry Mp = 1.1 Ry Zb Fyb (Momento máximo esperado en la Viga) Lh = Longitud entre rótulas plásticas ; γ = Participación de la Carga Variable Vg = Corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradas

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. a) Relación de Capacidad

donde φv = 1.0

Ru ≤ φv Rv

Ru =

∑Mf

− Vuc

Resistencia Nominal basada en el estado límite de cedencia por Corte J10.6 AISC “Specification for Structural Steel Buildings”

(d b − t f )

Resistencia Requerida por Corte

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel.

sh

6.5.1 Demanda por Corte. b) Definición de Mpr y Vuv

sh

Rótula Plástica

Lh Q = (1.2 + 0.2SDS) CP + γ CV

Mpr

Mpr Vuv

Mpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg

Vg = QLh / 2

Vuv

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones.

c) Cálculo de Mf

6.5 Zona del panel.

Sh : Distancia donde ocurre la rótula plástica, medida desde la cara de la columna (Depende de la Conexión Utilizada)

dcol

6.5.1 Demanda por Corte. Rótula Plástica

Viga Izq.

Mpr-Izq. Vuv (Izq).

Mf1. sh

Viga Der.

Mf2 sh

Vuv (Der.) Mpr-Der. Rótula Plástica

Mf = Mpr + Vuv x sh Mf : Resistencia Esperada a Flexión actuando en la cara de la Columna Mpr : Resistencia Esperada a Flexión actuando en la rótula plástica de la viga Vuv : Resistencia Esperada a Corte actuando en la rótula plástica de la viga

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) Mpc

6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte.

Vuc

d) Definición de Mpc y Vuc

Lv : Luz libre de la Columna

Puc

Punto de Inflexión.

Lv

Lv : Luz libre de la Columna Vuc Vuc = (2 Mpc / Lv )

Mpc

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. Zc ( Fyc - Puc /Ag )

d) Definición de Mpc y Vuc

Mpc :

Sera el menor valor entre el momento resistente de la columna con la reducción correspondiente debido a la carga axial y el momento que pueden transferir las vigas considerando la formación de rótulas plásticas en sus extremos

Mpc

Vuc = (2 Mpc / Lv )

Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna. Ag : Area gruesa de la columna.

Lv Mpb db + Lv

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. e) Distribución de Fuerzas en Zona del Panel.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. f) Definición de Resistencia a Corte Rv

Caso a: Cuando No se considera el efecto de la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico Cuando Pu ≤ 0.40 Py en la Columna:

Rv = 0.6 Fy d c t p (AISC Spec EQ J10-9)

Cuando Pu > 0.40 Py en la Columna:

 Pu  Rv = 0.6 Fy d c t p 1.4 −  Py   (AISC Spec EQ J10-10)

Pu : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. f) Definición de Resistencia a Corte Rv

Caso b: Cuando se considera el efecto de la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico Cuando Pu ≤ 0.75 Py en la Columna:

 3 bcf t cf2  Rv = 0.6 Fy d c t p 1 +  d d t  b c p  (AISC Spec EQ J10-11)

Cuando Pu > 0.75 Py en la Columna (No Recomendado):

 3 bcf t cf2   1.2 Pu  Rv = 0.6 Fy d c t p 1 +   1.9 − Py   d bd c t p   (AISC Spec EQ J10-12)

Pu : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones.

tp

6.5 Zona del panel.

bcf

6.5.1 Demanda por Corte. f) Parámetros de la Zona del Panel Zona del Panel

tcf

Py = Fy Ag 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 =

db

dc

Area Gruesa de la Columna

tp = Espesor Total del Alma de la Columna, incluyendo las planchas adosadas de refuerzo

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.1 Demanda por Corte. g) Incorporación de planchas de refuerzo.

Si Ru > φv Rv

Requiere planchas de refuerzo

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.

Ru =

∑M

f

(d b − t f )

− Vuc

R dp REQ = R u - φ R v

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo. a) Demanda Por Corte en Planchas de Refuerzo.

Caso a: Cuando No se considera la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico Cuando Pu ≤ 0.40 Py en la Columna:

t dp REQ =


t dp REQ =

R dp REQ 0.6 F yc d c R dp REQ

 Pu  0.6 Fyc d c 1 .40 −  P  y  

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo. a) Demanda Por Corte en Planchas de Refuerzo.

Caso b: Cuando se considera la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico

Cuando Pu ≤ 0.75 Py en la Columna:


t dp REQ =

t dp

R dp REQ 0.6 Fyc dc

−

3 b fc t 2fc d b dc

3 b fc t 2fc REQ = − d b dc   1 .2 Pu 0.6 F yc d c 1 .9 −  P   y R dp REQ

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.5 Zona del panel. 6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo. b) Espesor Mínimo.

Para ambos casos, el espesor mínimo en la zona del panel considerando las dobles planchas viene dado por la siguiente expresión: dc = Altura de la Columna db = Altura de la Viga tfc = Espesor del Ala de la Columna

tfb = Espesor del Ala de la Viga t = Espesor mínimo en la zona del panel incluyendo dobles planchas

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.1 Requerimientos en planchas de continuidad. a) Se pueden omitir las planchas de continuidad para conexiones donde el ala de la viga se suelda al ala de la columna de sección I (Doble T), si se cumple que:

tcf

= Espesor del Ala de la Columna Ryb = Factor de sobre-resistencia en Vigas

bbf

= Ancho del Ala de la Viga

tbf

= Espesor del Ala de la Viga

Ryc = Factor de sobre-resistencia en Columnas

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.1 Requerimientos en planchas de continuidad. b) Se pueden omitir las planchas de continuidad para conexiones donde el ala de la viga se suelda al ala de la columna de sección I (Doble T) cerrada por planchas, si se cumple que:

tcf

= Espesor del Ala de la Columna

Ryb = Factor de sobre-resistencia en Vigas

bbf

= Ancho del Ala de la Viga

Ryc = Factor de sobre-resistencia en Columnas

tbf

= Espesor del Ala de la Viga

c) Para conexiones empernadas se deben colocar planchas de continuidad siguiendo los lineamientos de la norma ANSI/AISC 358-10.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. El espesor de las planchas de continuidad se determinará de conformidad a la conexión precalificada utilizada y siguiendo los parámetros mínimos que se describen a continuación:

tcp

tcp tbf

tbf-1

tbf-2

tcp ≥ 1/2 × tbf

tcp ≥ Mayor Valor entre (tbf-1 y tbf-2 )

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. a) En términos generales, para determinar el espesor de las planchas de continuidad se debe hacer lo siguiente: • Calcular los momentos máximos probables en vigas conforme a la conexión precalificada utilizada donde se tiene de manera específica la ubicación y resistencia de las rótulas plásticas. • Determinar las fuerzas en las alas de las vigas a partir de los momentos máximos probables en las mismas.

Ffu1

Ffu2

Ffu1

Ffu2

Ffu ≥

Mf db −tf

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. • Determinar la mínima resistencia de la columna ante cargas concentradas • Determinar el area requerida de las planchas de continuidad y con ello el espesor requerido de las mismas

Acp =

( F fu − φRn ) / 0 .9 0 .9 F y

− 25t

2 wc

t cp =

Acp bcp

φRn = Minima Resistencia de la columna ante cargas concentradas Acp = Area total de Planchas de Continuidad bcp = Ancho total de Planchas de Continuidad tcp = Espesor de Planchas de Continuidad

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. b) Resistencia de columnas ante cargas concentradas (1) Cedencia Local del Ala

AISC 360-05 (J10.1) (φ = 0.90)

2 fc

φ Rn = φ 6.25t Fyc

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. b) Resistencia de columnas ante cargas concentradas (2) Cedencia Local del Alma

En general:

AISC 360-05 (J10.2) (φ = 1.00) Para conexiones END-PLATE

φR n = φ (5 k c + 2t fb ) F yc t wc φR n = φ (6 k c + lb + 2t fb ) F yc t wc

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad. (3) Pandeo Local del Alma

φRn = φ

3 24 t wc

E F yc hc

AISC 360-05 (J10.8) φ = 0.90

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.

AISC 360-05 (J10.4)

(4) Aplastamiento Local del Alma

φ R n = φ 0 .8 t

2 wc

  t fb 1 + 3  d   c 

dc

  t wc      t fc

φ = 0.75

   

1 .5

   

E F yc t fc t wc

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 6. Conexiones. 6.6 Planchas de continuidad. 6.6.3 Soldadura de Planchas de Continuidad. a) Las planchas de continuidad deben unirse a las alas de la columna a través de soldaduras de penetración. b) Las planchas de continuidad pueden unirse al alma de la columna utilizando soldaduras de penetración o soldaduras de filete.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 7. Revisión Especial de Columnas. Si se cumple que:

Pu > 0 .4 φ Pn

Pu: Carga Axial Ultima proveniente del Análisis sin considerar la carga sismica amplificada. Pn: Resistencia Axial Nominal de la Columna.

a) La Resistencia Axial Requerida de Tracción y Compresion sin considerar los momentos, debe determinarse utilizando las combinaciones de carga con la aplicación del factor de Amplificación Sísmica del sistema. Compresión: (1.2 + 0.2 SDS) CP + γ CV + Ωo QE

Tracción: (0.9 - 0.2 SDS) CP - Ωo QE

Ωo = 3

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF (Ing. Eliud Hernández) 7. Revisión Especial de Columnas. b) La Resistencia Axial Requerida de Tracción y Compresion sin considerar los momentos, no debe exceder de los siguientes valores. 1.

La máxima carga axial transferida a las columnas considerando una resistencia máxima probable de las vigas que se conectan a las mismas incluyendo 1.1Ry

2.

La máxima carga que puede resistir la fundación por volcamiento.

4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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