9-DISEÑO SISMORRESISTENTE EN ACERO

VIII DIPLOMADO INGENIERÍA ESTRUCTURAL LIMA-PERU, ABRIL-MAYO 2010

9. DISEÑO SISMORRESISTENTE EN ACERO

Ing. Eduardo Nuñez C.

DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO DIPLOMADO EN INGENIERÍ INGENIERÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILABRIL-MAYO 2010

CONTENIDO 1. Normas y Códigos aplicables. 2. Filosofía de Diseño. 3. Casos y Combinaciones de carga. 4. Definición de la Acción Sísmica. 5. Sistemas Estructurales. 5.1 SMF y STMF. 5.2 SCBF y BRBF. 5.3 EBF.


1. NORMAS Y CÓDIGOS •ANSI/AISC 360-05 “Specification for Structural Steel Buildings” •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)” •SEI/ASCE 7-02: “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”


1. NORMAS Y CÓDIGOS •FEMA 350 Recommended Seismic Design Criteria for New Steel MomentFrame Buildings •FEMA 351 Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Existing Welded Steel Moment-Frame Buildings •FEMA 352 Recommended Post earthquake 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


2. FILOSOFÍA DE DISEÑO •Establecer un Diseño Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frágiles y propiciar Mecanismos Dúctiles. •Elegir y establecer el patrón de falla adecuado de los elementos “Fusibles” que entrarán en cedencia durante un evento sísmico. •Los elementos “Fusibles” deben ser capaces de desarrollar incursiones inelásticas significativas y de disipar energía durante un evento sísmico. •Diseñar el resto de los elementos del sistema resistente a sismo con la condición de que permanezcan en el rango elástico al presentarse las fallas dúctiles (Rótulas plásticas) esperadas en los “Fusibles”. •Las Conexiones de los elementos “Fusibles” deben ser diseñadas en función a la capacidad inelástica esperada de los mismos. •Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente a sismo deben ser diseñadas para las fuerzas que se producen al presentarse las fallas dúctiles (Rótulas plásticas) esperadas en los “Fusibles”.


(a)

(b)

(a) Comportamiento más Dúctil (b) Comportamiento menos Dúctil


3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA












FACTORES DE SOBRE-RESISTENCIA

ESFUERZOS ESPERADOS






SITUACION Flexión en alas de secciones doble T laminadas Almas de secciones doble T en flexión Alas de perfiles angulares aislados, o dobles con separadores Alas de secciones HSS rectangulares Tubos redondos en compresión Tubos redondos en flexión

λ

λps

λp

λr

bf 2t f

0.30 γ y

0.38 γ y

1 .0 γ y

h tw

2.45 γ y

3.76 γ y

5.70 γ y

b t

0.30 γ y

NA

0.45 γ y

h t D t D t

0.64 γ y

1.12γ y

1.40 γ y

0.044E / Fy

NA

0.11E / Fy

0.044E / Fy

0.07E / Fy

0.31E / Fy

Donde:

γy =

E Fy


4. DEFINICIÓN DE ACCIÓN SÍMICA




4. DEFINICIÓN DE ACCIÓN SÍMICA Aceleración del Edificio

Masa del Edificio: m

Aceleración del Terreno



F = ma Fuerzas Inerciales debidas a la masa de la Edificación


H

Ductility = Inelastic Deformation

H


4. DEFINICIÓN DE ACCIÓN SÍMICA H

H

Δyield

Δfailure

Ductility Factor μ =

Δfailure Δyield


4. DEFINICIÓN DE ACCIÓN SÍMICA Sistema de un grado de libertad Sa

uT(t)

üT(t)

u (t)

üT (t)máx üg máx

m

t

Tj

Sv

ů(t)

k, ωj Tj , ξ

ů (t)máx

ug(t) u(t)

üg (t)máx

t Registro fuente

Saj

t

Svj

Tj

Sd

u (t)máx

t Histogramas de respuestas

T

T

Sdj

Tj

T

Valores espectrales



Aceleración Espectral normalizada Ad/A0

3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Período T (s)

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0


Respuesta elástica de la estructura V’E V = Corte basal para las fuerzas de diseño.

Fuerza lateral sísmica V

Rotulas progresivas Rd Resistencia cedente total

R = Factor de reducción de respuesta. R Rd = Factor de reducción de ductilidad.

VY

Ω0 = Factor de sobre resistencia Ω0 Nivel de fuerza de diseño

V

δxe

Cd

δx δ' xe

Desplazamiento lateral (Deriva)

δxe = Deriva para fuerzas de diseño. δx = Deriva de diseño. Cd = Coeficiente de amplificación de desplazamiento. Cd = 0.8R (COVENIN 1756:2001)


5. SISTEMAS ESTRUCTURALES


5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO

Sistema aporticado MRF Sistemas estructurales constituidos por pórticos a momento. Capaces de resistir la totalidad de las fuerzas sísmicas mediante deformaciones debidas a la flexión y corte de las vigas y columnas. Ejes de las columnas continuos hasta la fundación. Sistema aporticado de acero








5.1 SISTEMA RESISTENTE A MOMENTO Clasificación según su nivel de Desempeño sismorresistente. Special Moment Frames (SMF). Pórticos Especiales a Momento. Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelásticas Significativas, de manera estable. Intermediate Moment Frames (IMF). Pórticos Intermedios a Momento. Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelásticas Moderadas, de manera estable. Ordinary Moment Frames (OMF). Pórticos Intermedios a Momento. Sistemas con una capacidad inelástica muy Limitada. Su desempeño esta basado en el rango elástico


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): a) Limitaciones en Vigas. (9.4 AISC Seismic Provisions )


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): b) Limitaciones en Columnas. (9.4 AISC Seismic Provisions )


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): c) Arriostramiento lateral de vigas. (9.8 AISC Seismic Provisions )


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): d) Planchas de continuidad. (9.5 AISC Seismic Provisions )


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): e) Relación de Momentos Columna-Viga (9.6 AISC Seismic Provisions )














5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): Relación entre columnas y vigas


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): Relación entre columnas y vigas


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )






5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): g) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) g.1) Distribución de Fuerzas en la Zona del Panel (Junta VigaColumna)


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) h.1) Diseño de la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) h.2) Definición de Rv


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) h.3) Parámetros de la zona del panel


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) h.4) Incorporación de planchas de refuerzo en alma de columna


5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF): h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions ) h.4) Incorporación de planchas de refuerzo en alma de columna


5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF): . Existen 2 zonas potenciales: la zona central, llamada “especial”, en la que los elementos se consideran fusibles y la zona externa, llamada “no especial”, donde los elementos no requieren entrar en rango inelástico. . Tiene una deformada igual al EBF. . La zona central debe ser simétrica y con arriostramiento en X.


5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF): . Límites geométricos: L<20m d<2m 0.1

5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):

9-DISEÑO SISMORRESISTENTE EN ACERO

Recommend Documents