ESTANDARIZACION DE CONEXIONES PRECALIFICADAS A MOMENTO ATORNILLADAS O S VIGA-COLUMNA G CO Y EMPALMES ATORNILLADOS DE COLUMNAS ACORDE A LAS RECOMEDACIONES DE LA FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY (FEMA-350) ( )
INGRID LORENA GOMEZ OSPINA ADRIANA MARCELA HORRILLO RODRÍGUEZ RUBEN DARIO OLIVEROS RIVERA FEDERICO JACOBO BUENDÍA
INTRODUCCION
Con el p presente p proyecto y se ofrece una herramienta de trabajo que permite contar con la información del detallado de conexiones rígidas y empalmes de columnas de manera inmediata, evitando invertir demasiado tiempo en el diseño ya que se pone al alcance opciones detalladas y seguras de cómo realizar estas uniones. Se diseñaron y estandarizaron conexiones atornilladas a momento viga viga-columna columna para perfiles IPE y W, así mismo empalmes de columnas para perfiles HEA y W, manejando las referencias que se encuentran disponibles actualmente en el país; siguiendo las especificaciones y las recomendaciones de la FEMA-350 y del AISC 2005.
ANTECEDENTES El sismo de Northridge, California en 1994, dejo como resultado una serie de edificios con Pórticos Resistentes a Momento (PRM) con fallas de tipo frágil en las conexiones (fisuras en las soldaduras de los patines de la vigas, vigas fractura a lo largo de la línea de los pernos en el alma, fractura de los patines de las columnas), que impidieron a estos comportarse de manera dúctil. dúctil
ANTECEDENTES Se inicia una amplia investigación en Estados Unidos, y una renovación total en los métodos de diseño de conexiones y en la normativa de diseño sismo resistente de estructuras de acero. acero 9SAC: Union temporal entre SEAOC, ATC y Universidades de California.
ANTECEDENTES Especificaciones de diseño sismo resistente de estructuras de acero actuales en USA:
9 FEMA 350 9Specification for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 360-05. 9Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 34105. 9Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications ANSI/AISC 358-05.
ANTECEDENTES De estas especificaciones se tiene que las conexiones viga-columna de PRM`s en zonas de amenaza sísmica alta, deben cumplir con: (Sección 9.2 AISC Provisiones Sísmicas):
9 La conexion debe ser capaz de sostener un angulo de deriva de entrepiso de 0.04 radianes.
9La Resistencia a Flexion medida de la conexion en la cara de la columna debe ser al menos 0.8Mp de la viga conectada a un angulo de deriva de entrepiso de 0.04 radianes.
9La Resistencia a Cortante requerida de la conexion debe ser
determinada usando el efecto de la carga g sismica p para la condicion de plastificacion en los dos extremos.
ANTECEDENTES
ANTECEDENTES Para cumplir con lo anterior, AISC establece lo siguiente: 9 USAR CONEXIONES PRECALIFICADAS. Cumpliendo con los requerimientos de AISC 358, Conexiones Precalificadas f para Porticos Resistentes a Momento Especiales e Intermedios para aplicaciones sismicas. CON EL FIN DE FACILITAR Y ESTANDARIZAR EL DISEÑO DE CONEXIONES!!!. 9Si no se utilizan estas conexiones, se deben calificar bajo los parametros establecidos por AISC las conexiones a emplear.
END PLATE SIN RIGIDIZAR Y RIGIDIZADO
RBS
ANTECEDENTES Normativa de diseño sismo resistente de estructuras de acero actual en Colombia: 9 NSR’98 9PROXIMA: NSR’09 ((En revision). )
NSR’98
NSR’09 Estructuras Acero: Adopta recomendaciones AISC 2005 y FEMA350!!!.
OBJETIVOS GENERALES
9Estandarizar
las conexiones atornilladas a momento vigacolumna, al igual que empalmes atornillados de columnas, siguiendo las recomendaciones para conexiones precalificadas f de la Federal Emergency Management Agency (FEMA-350) y las especificaciones de la American Institute of Steel Construction (AISC 2005), para los perfiles IPE y W de mayor comercialización en Colombia.
9Analizar el impacto en peso que implica la adopción de las
conexiones propuestas siguiendo las recomendaciones para conexiones precalificadas de la FEMA-350 FEMA 350 y las especificaciones del AISC 2005.
PLAN DE TRABAJO - METODOLOGIA
Mf = 1.1 x Ry x Fy x Zy + Vu x Sh
Mf = Fy x Zy
PLAN DE TRABAJO - METODOLOGIA
MARCO TEÓRICO
ENFOQUE BÁSICO DEL DISEÑO SEGÚN FEMA-350 FEMA 350 CONFIGURACIÓN DEL PÓRTICO
FORMACIÓN ARTICULACIONES PLÁSTICAS
•Se espera que los PRM sean capaces de disipar grandes
cantidades de energia a traves del desarrollo de articulaciones plasticas. •Las articulaciones plasticas deben localizarse fuera de la cara de la columna para evitar la formacion de mecanismos y grandes demandas de deformacion inelastica en las soldaduras de los elementos de la conexion. •La articulacion se ubica por fuera de la cara de la columna cuando reforzamos la conexion o debilitamos la viga.
ENFOQUE BÁSICO DEL DISEÑO SEGÚN FEMA-350 FEMA 350 CONFIGURACIÓN DEL PÓRTICO
FORMACIÓN ARTICULACIONES PLÁSTICAS
•Esta metodologia previene fracturas fragiles, mas no puede
prevenir que ocurran daños estructurales en las vigas, el costo y dificultad de dichas reparaciones es comparable con el costo de reparar fallas fragiles, sin embargo la diferencia es que la proteccion de la vida puede ser significativamente lograda. •Las fallas fragiles degradan la resistencia de la conexion y generan perdida de capacidad de resistencia a cargas gravitacionales y desarrollo potencial de colapsos locales.
UBICACIÓN DE LA ARTICULACIÓN PLÁSTICA
La ubicación sugerida g para la p articulación plástica se muestra en la figura , indicado como el parámetro Sh. p Para pórticos en los que las cargas gravitacionales producen una flexión considerable, la ubicación de la articulación plástica debe ser determinada basado en métodos de análisis plásticos.
MOMENTO PLÁSTICO PROBABLE EN LA ARTICULACIÓN
Donde:
Mpr = Cpr x Ry x Fy x Ze
Mpr = Momento plástico probable en la articulación Cpr = Factor que tiene en cuenta el esfuerzo máximo en la conexión, incluyendo endurecimiento por deformación, retrasos locales, refuerzos adicionales y otras condiciones de la conexión. Cpr = (Fy+ Fu)/2 Fy Ry = Coeficiente que tiene en cuenta el material de la viga, se obtiene d la de l tabla t bl I.6.1 I61d de las l Provisiones P i i Sí i Sísmicas d l AISC de del d 2005. 2005 Ze = El módulo de sección plástico efectivo de la viga en el lugar de formación de la articulación plástica. plástica Fy = El esfuerzo de fluencia del elemento que debe fluir. Fu = El esfuerzo ultimo de tensión del elemento que debe fluir.
MOMENTO DE FLUENCIA
El momento en la cara de la columna al comienzo de la formación de la articulación plástica, Myf, es determinado de la siguiente manera: Donde:
Myf = Cy x Mf Cy = 1/(Cpr x Zbe/ Sb)
Cpr = El coeficiente de máximo esfuerzo en la conexión. Sb = El módulo elástico de la sección de la viga en la zona de la articulación plástica Zbe = EL módulo p plástico efectivo de la viga g en la zona de la articulación plástica.
CONEXIONES A MOMENTO ATORNILLADAS SIN RIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE END PLATE
Cuatro Pernos Sin Rigidizar (FBU)
Cuatro Pernos Rigidizado (FBS)
Ocho Pernos Rigidizado (EBS)
Estas son las tres configuraciones de conexión a momento tipo End-Plate End Plate más utilizadas en pórticos de acero resistentes a momento. AISC Steel Design Guide No. 4, 2nd Edition (Murray and Sumner, 2003) provee antecedentes, los procedimientos de diseño y ejemplos j p completos p de diseño p para las tres configuraciones. g
CONEXIONES A MOMENTO ATORNILLADAS SIN RIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE END PLATE La sección crítica para el diseño de conexiones a momento tipo end endplate se encuentra en la cara de la comuna. Mcf, es el momento de diseño para el end-plate, y es igual a la suma del momento esperado en la articulación plástica, es decir, Mpe, y el momento adicional causado por la excentricidad de la fuerza de cortante en la articulación plástica
CONEXIONES A MOMENTO ATORNILLADAS SIN RIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE END PLATE
El momento esperado p articulación plástica es:
en
la
Mpe = 1.1 x Ry x Fy x Zx Por consiguiente, el momento en la cara de la columna es: Mcf = Mpe +VuLp
GEOMETRIA CONEXIONES ATORNILLADAS SIN RIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE END PLATE 1. End Plate en ASTM A36. 2. Soldadura de patines viga - CJP. 3. Soldadura de filete por ambos lados, o soldadura CJP para el alma de viga. 4. Pernos pre tensionados ASTM A-325 o A-490, A 490 Perforaciones P f i E tá d Estándar. 5. Pfi: Localización de los pernos. 6. Rigidizadores en la Columna. 7. Rigidizador del End plate. 8. La soldadura en el rigidizador es CJP a doble-bisel tanto para los patines de la g como p para el end p plate. viga 9. Tolerancia ,Separación si se requiere.
DATOS DE PRECALIFICACIÓN DE CONEXIONES DE END-PLATE END PLATE General Sistemas aplicables Pórticos ó Resistentes a Momento Ordinarios (OMF), Pórticos Resistentes a Momento Especiales i l (SMF) (S ) Parámetros Críticos de la Viga Relación mínima luz libre/altura OMF:5 SMF 7 SMF:7 Pernos: Referencia perno A-325 & A-490 R Requerimientos i i t d de iinstalación t l ió Pre P tensionados t i d Tipo de perforación Estándar End Plate: Material del end plate ASTM A-36 A 36 Soldadura: Tipo de soldadura CJP, 3/8in para el filete de respaldo Perforación para acceso de soldadura No permitido
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA CONEXIONES TIPO END-PLATE END PLATE
El procedimiento de diseño empleado para el desarrollo del presente trabajo p j es el p propuesto p por la sección 6.10 de p Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications, AISC 2005, el cual es muy similar al procedimiento propuesto en AISC Design Guide No. 4, 2nd Edition (Murray and Sumner, 2003). Este procedimiento incorpora las disposiciones de FEMA 350, 2000.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Mcf = Mpe +VuSh
Mcf = 1.25 Mpe
Para esto,, se determinó el incremento p por el cortante como un porcentaje con respecto al momento máximo probable en la articulación plástica (Mpe), para diferentes perfiles con geometrías de end-plate p conocidas de la Guía de Diseño p para Perfiles Estructurales de Acero y sus Conexiones en Edificios, FEDESTRUCTURAS. 2006, un valor fijo de cargas y una longitud mínima y máxima de la viga, permitiendo calcular el incremento del momento plástico que se presentaba para cada perfil.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE Cargas:
Viva: LL = 200 Kg/m2 Muerta: LD = 500 Kg/m2
Longitudes de Viga: L Longitud it d Mínima: Mí i De acuerdo a los datos de precalificación de las conexiones tipo End-Plate se tiene que la relación mínima luz libre – altura de la viga para los pórticos resistentes a momento especiales (SMF) es de 7. Por consiguiente: Lmín = 7 * db Longitud Máxima: db = L/24
→ Lmáx = 24 * db
Ancho Aferente: El ancho aferente se asumió igual a la longitud de la viga trabajando en módulos cuadrados.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Ejemplo: Perfil: IPE 300 db = 300 mm Col. IPE 400 dc = 400 mm
Zx = 628 cm3
Longitud de la viga: Lmín = 7 * db = 7 * 300mm = 2.1m Lmáx = 24 * db = 24 * 300mm = 7.2m Ubicación articulación p plástica: db /2 = 150 mm y 3 bf = 450 mm
→
Longitud entre articulaciones: L1´= 2100mm – 2(150mm) – 2(200mm) = 1400mm L2´= 7200mm – 2(150mm) – 2(200mm) = 6500mm
Sh = 150 mm
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Carga actuante en la viga: W = 1.2(500Kg/m2) + 1.6(200Kg7m2) = 920Kg/m Wµ1 = 920Kg/m * 2 2.1m 1m = 1932Kg/m Wµ2 = 920Kg/m * 7.2m = 6624Kg/m Momento plástico de la viga: Mpe = 1.1 * 1.5 * 2530kg/cm2 * 628cm3 = 26216Kg.m Cortante plástica: V1 = ((2Mpe p + Wµ µ1 * L12//2 )/ )/L1´ = (2* 26216Kg.m + 1932Kg/m * (2.1m)2/2 ) / 1.4m = 40494Kg V2 = (2Mpe + Wµ2 * L22/2 )/L2´ = (2* 26216Kg.m + 6624Kg/m * (7.2m)2/2 ) / 6.5m = 34480Kg
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Momento en la cara de la columna: Mf1 = 26216Kg.m + 40494Kg * 0.15m = 32290Kg.m → Incremento del 23% Mf2 = 26216Kg.m + 34480Kg * 0.15m = 31388Kg.m → Incremento del 20%
De la misma manera se realizaron los cálculos del incremento del momento en la cara de la columna debido al momento producido por la excentricidad de la fuerza cortante en la articulación para los perfiles a diseñar, obteniendo un incremento promedio del 25%.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Despejando el valor de la cortante plástica Vu de la ecuación del momento que fue reemplazada anteriormente, anteriormente se tiene:
Mcf = Mpe +VuSh =
Mcf = 1.25 Mpe
=
Vu = (0.25 Mpe) / Sh
Calculados los diseños para los tres tipos de end-plate de cada perfil, se realizo un filtro de estos, descartando aquellos en donde se repitiera la geometría entre cada configuración; mas exactamente el espesor del end-plate, y también aquellas configuraciones de ocho pernos rigidizado que por la imposibilidad de acomodar los pernos en el interior de la viga, viga no se puedan materializar, por tal razón, algunos perfiles solo disponen de un tipo de configuración, mientras que para otros todos los tres tipos de configuraciones. configuraciones
SUPUESTOS DEL DISEÑO DEL END- PLATE
Para los diseños por la Norma Colombiana de Diseño Sismo Resistente, NSR´98 se planteó la misma metodología de diseño, a excepción p de la demanda de diseño,, q que p para el código g antes mencionado en su sección F3.7.2 estipula que corresponde al momento plástico de la viga.
Mf = Mpe = FyZx
CONEXIÓN DE PLATABANDAS PERNADAS A LOS PATINES Y ALMA DE LA VIGA 1. Pernos de la platabanda. Pernos completamente prepre tensionados tensionados, ASTM A-325 o A-490, diseñados por aplastamiento. Las perforaciones en las platabandas son agujeros de sobre tamaño y las perforaciones en sobre-tamaño el patín de la viga son estándar. Arandelas cuando se use separación entre las platabandas y los patines de la viga. 2. Soldadura CJP, simple o a doble bisel. Se permite p el uso de Soldadura en filete. 3. Se permite la separación entre las platabandas y los patines de la viga. viga 4. Placa a cortante y pernos. Las perforaciones en la platina a cortante son de ranura corta horizontal; los agujeros en el alma de la viga son estándar. 5. Rigidizadores de la Columna.
DATOS DE PRECALIFICACIÓN CONEXIONES DE PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES Y ALMA DE LA VIGA General Si t Sistemas aplicables li bl Pórticos Pó ti R i t t Resistentes a Momento M t Ordinarios O di i (OMF), Pórticos Resistentes a Momento Especiales (SMF) Parámetros Críticos de la Viga Relación mínima luz libre/altura OMF:5 SMF:8 Detalles de la Conexión Placas de Conexión: Especificación del material ASTM A-36, A-572 Grado 42 o 50 Pernos: Diámetro perno máximo 1-1/8in 1 1/8in Referencia perno A325-X o A490-X Espaciamiento pernos Mínimo 3 veces el diámetro Requerimientos de instalación Pre tensionados Arandelas Sólo F436 cuando se requieran Parámetros de Conexión en el Alma: Conexión en el alma Platina a cortante soldada al patín de la columna y pernada a la viga. Perforaciones de ranura corta horizontal.
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO CONEXIONES TIPO PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES
El diseño di ñ de d la l conexión ió se realizó li ó usando d la l metodología t d l í descrita d it en el FEMA-350, numeral 3.6.3.1.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DE LAS PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES Y EL ALMA
Mcf = Mpe +VuSh
Mcf = 1.35 Mpe
Al igual que las conexiones de end-plate, se determinó cual es el incremento con respecto al momento máximo probable en la articulación plástica (Mpe) del momento en la cara de la columna (Mf ), para diferentes perfiles con geometrías de platabandas pernadas en los patines y el alma conocidas de la Guía de Diseño para Perfiles Estructurales de Acero y sus Conexiones en Edificios, FEDESTRUCTURAS. 2006. Finalmente al analizar los resultados se adopto como un valor adecuado para representar el incremento del Mpe al llegar a la cara de la columna de un 35%.
SUPUESTOS DEL DISEÑO DE LAS PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES Y EL ALMA
Despejando el valor de la cortante plástica Vu de la ecuación del momento que fue reemplazada anteriormente, se tiene:
Mcf = Mpe +VuSh =
Mcf = 1.35 Mpe
=
Vu = (0.35 Mpe) / Sh
En E ell diseño di ñ de d las l platabandas l t b d pernadas d en los l patines ti y alma l d de la viga, se involucran unos factores (LTF) que se consideran en la geometría de la conexión, por tal razón se decidió determinar su incidencia en los criterios que intervienen, intervienen llegando a la conclusión de utilizar como un valor apropiado para todos estos LTF de 1.0
SUPUESTOS DEL DISEÑO DE LAS PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES Y EL ALMA
Para los diseños por la Norma Colombiana de Diseño Sismo Resistente, NSR´98 se planteó la misma metodología de diseño a excepción de la demanda de diseño, que para el código antes mencionado en su sección F3.7.2 estipula que corresponde al momento plástico de la viga.
Mf = Mpe = FyZx
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE
DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE EN PERFILES IPE ASTM- A 36 140 130
125
120
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 30% y 50%
100
99
100 88
90 79
80
67
70
47
50 40
40 30 20
75 70
57
60
26
25 18 12
18 13
15
29
31
40 33
22
17
10
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
IPE 300
IPE 270
IPE 240
IPE 220
0 IPE 200
PESO DE E LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
110
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE
DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE EN PERFILES IPE ASTM ASTM- A 572 G r 50 140 130
125 121
120
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 10% y 30%
100
99
92
90 79
80
67
70 57
60 47
50
40 35
18 15
IPE 220
25 18 13
30 24
IPE 300
30
28 23
IPE 270
40
20
100
87
IPE 200
40 33
16
10
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
0 IPE 240
PESO DE LA CONEXIÓN N (Kg)
110
NSR 98 FEMA 350
PERFILES W 24" X 11 17
W 24" X 10 04
W 24" X 8 84
W 24" X 7 76
W 24" X 6 68
W 21" X 6 62
W 21" X 5 57
W 21" X 4 44
W 18" X 6 60
W 18" X 5 50
W 18" X 3 35
W 16" X 4 45
W 16" X 3 36
W 16" X 3 31
W 16" X 2 26
W 14" X 3 38
W 14" X 3 30
W 14" X 2 26
W 14" X 2 22
W 12" X 3 30
W 12" X 2 26
W 12" X 2 22
160
W 12" X 1 16
180
W 12" X 1 14
200
W 10" X 2 26
W 10" X 2 22
W 10" X 1 17
W 10" X 1 15
W 10" X 1 12
W 8" X 1 18
W 8"X 1 15
W 8" X 1 13
PESO DE E LA CONEXIO ON (Kg)
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE EN PERFILES W ASTM- A 572 Gr 50
260
240
220
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 10% y 30%
140
120
100
80
60
40
20
0
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA
DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA EN PERFILES IPE ASTM A- 36 280 260
249
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 110% y 165%
240 220
216 192
180 160
149
140 99
100
93
85
83
80
20
66
58
60 40
118
114
120
42 29 15
47
30 15
17
18
42 22
43
31
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
IPE 300
IPE 270
IPE 240
IPE 220
0 IPE 200
PESO DE E LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
200
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA PERFILES IPE ASTM A- 572 G r 50
280 252
260 240
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 40% y 85%
218 194
200
181
180 153
160
155 145
140 116
120
114
101
100
85
80 60 20
29
30 20
26
29
64
47
46
42
40 20
61
59 32
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
IPE 300
IPE 270
IPE 240
IPE 220
0 IPE 200
PESO D DE LA CONEXIIÓN (Kg)
220
NSR 98 FEMA 350 PERFILES W 24" X 117
W 24" X 104
W 24" X 84
W 24" X 76
W 24" X 68
W 21" X 62
W 21" X 57
W 21" X 44
W 18" X 60
W 18" X 50
W 18" X 35
W 16" X 45
W 16" X 36
W 16" X 31
W 16" X 26
W 14" X 38
W 14" X 30
W 14" X 26
W 14" X 22
W 12" X 30
W 12" X 26
240
W 12" X 22
260
W 12" X 16
280
W 12" X 14
W 10" X 26
W 10" X 22
W 10" X 17
W 10" X 15
W 10" X 12
W 8" X 18
W 8"X 15
W 8" X 13
PESO DE LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA
DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA PERFILES W ASTM A- 572 Gr 50
380
360
340
320
300
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 30% y 80%
220
200
180
160
140
100 120
80
60
40
20
0
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS PARA CONEXIONES DE EMPALME
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS PARA CONEXIONES DE EMPALME DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES DE EMPALME EN PERFILES HEA ASTM - A 36 350
329
325 300
292
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 120% y 175%
275
277 255
225
211
200
186 171
175
172
165 148
150
91
100
25
101 79
75 50
147
150
124
125
50 25
63
58
92
63
49 31
26
63
82
37
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
HEA 600
HEA 550
HEA 500
HEA 450
HEA 400
HEA 360
HEA 340
HEA 320
HEA 300
HEA 280
HEA 260
HEA 240
HEA 220
0 HEA 200
PESO DE E LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
250
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS PARA CONEXIONES DE EMPALME
DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES DE EMPALME EN PERFILES W ASTM- A 572 Gr 50 325
307
300 275
DIFERENCIA EN PESO ENTRE 20% y 35%
225
247
196
200
171
175
118
125 100
78
2628
35 27
W 8" X 24
5658
62
126 115
180
147 143 119
98
89
75 50
154
144
150
W 6" X 25
68
4145
25
NSR 98
FEMA 350
PERFILES
W 21" X 101
W 18" X 97
W 18" X 86
W 16" X 77
W 14" X 82
W 12" X 65
HP P 12" X 63
W 10" X 49
W 8" X 48
W 8" X 40
0 W 8" X 31
PESO DE LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
250
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES IPE ASTM A- 36 300
250
150
100
50
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
IPE 300
IPE 270
IPE 240
IPE 220
0 IPE 200
PESO D DE LA CONEXIÓN (Kg)
200
PERFILES END PLATE NSR 98
END PLATE FEMA 350
PLATABANDA NSR 98
PLATABANDA FEMA 350
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES IPE ASTMA 572 Gr 50 250
150
100
50
IPE 600
IPE 550
IPE 500
IPE 450
IPE 400
IPE 360
IPE 330
IPE 300
IPE 270
IPE 240
IPE 220
0 IPE 200
PESO D DE LA CONEXIÓN (Kg)
200
PERFILES END PLATE FEMA 350
END PLATE NSR 98
PLATABANDAS FEMA 350
PLATABANDAS NSR 98
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Para perfiles en acero ASTM A-36 las conexiones de mayor peso son las de tipo End Plate y Platabandas por FEMA 350 mientras que para los perfiles en acero ASTM A-572 las conexiones de mayor peso son las de tipo Platabanda tanto por FEMA 350 como por NSR 98, 98 lo l que revela l que la l variación i ió en la l demanda d d de d diseño en la norma NSR 98 es controlada por la resistencia del material, es decir, a menor Fy mayores son las diferencias en peso, lo l que acentúa tú ell rango de d diferencia dif i entre t ambas b normas.
END PLATE FEMA 350 END PLATE NSR 98 PLATABANDAS FEMA 350
PERFILES
PLATABANDAS NSR 98
W 24" X 117
W 24" X 104
W 24" X 84
W 24" X 76
W 24" X 68
W 21" X 62
W 21" X 57
W 21" X 44
W 18" X 60
W 18" X 50
W 18" X 35
W 16" X 45
W 16" X 36
W 16" X 31
W 16" X 26
W 14" X 38
W 14" X 30
W 14" X 26
W 14" X 22
W 12" X 30
W 12" X 26
W 12" X 22
W 12" X 16
W 12" X 14
W 10" X 26
W 10" X 22
W 10" X 17
W 10" X 15
W 10" X 12
W 8" X 18
W 8"X 15
W 8" X 13
PESO DE E LA CONEXIÓ ÓN (Kg)
ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES W ASTM - A 572 Gr 50
400
300
200
100
0
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En E la l Gráfica G áfi comparativa ti entre t las l normas FEMA 350 y NSR 98 para las conexiones tipo End Plate y Platabandas en perfiles IPE en acero ASTM A-36, ASTM A-572 Gr 50 y W ASTM A-572 Gr 50 respectivamente se puede observar que cada una de estas tiene un respectivamente, comportamiento particular observando que los perfiles IPE ASTM A36 y perfiles IPE ASTM A-572 Gr 50 muestran una divergencia mayor en peso para las conexiones tipo Platabandas diseñas por FEMA 350 con respecto a las demás conexiones para este tipo de perfiles, así mismos se observa que los diseños para las conexiones tipo End Plate y Platabandas en perfiles W ASTM A A-572 572 Gr 50 son más convergentes entre si, pudiéndose decir este comportamiento se debe al gran numero de perfiles existentes en el mercado.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los diseños que se obtienen por la norma FEMA-350 presenta geometrías mucho mas grandes con respecto a las conexiones diseñadas por NSR 98, lo que se ve reflejado en los valores de la demanda de diseño puesto que en las especificaciones dadas por FEMA-350 se encuentran incluidos los valores de Cpr , Ry y la contribución a momento generada por la cortante plástica, los cuales incrementan la demanda para los end plates aproximadamente un 68% mientras para las platabandas en un 63%.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En g general p para conexiones de p perfiles en acero ASTM A-36 la diferencia en peso entre FEMA-350 y NSR-98 es mayor con respecto a perfiles en acero ASTM A-572 Gr 50 debido a la variación en el momento de diseño por la norma NSR-98 .
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el análisis de pesos de las conexiones, es indiscutible ver como las variaciones de peso son bastante significativas, significativas es de resaltar que las mayores diferenciaciones en peso se dan en las conexiones viga – columna por platabandas, seguidas de los empalmes de columnas y de los end plate, plate mas específicamente para los perfiles en acero ASTM A-36 de estas conexiones, así mismo, para los perfiles en acero ASTM A-572 grado 50, a pesar de tener divergencias menores, la conexión tipo platabandas presenta las mas altas variaciones, mientras los empalmes y los end plates ilustran rangos mas controlados.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Para los end plate la variación en peso esta determinada por una modificación del espesor de la placa, el cual esta en función de la demanda de diseño, mientras que el resto de las dimensiones de é ésta están á fijadas f d por la l geometría í de d la l viga y del d l tipo de d configuración de end plate a emplear.
En las platabandas el cambio del momento de diseño se ve reflejado en la geometría de todos los elementos (placas) que la conforman y se debe hacer incidencia en que es una conexión que cuenta con mas componentes que el end plate, ya que utiliza placas en los patines y en alma. alma
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La metodología g y los criterios recomendados p por FEMA-350 son una herramienta para el diseño y fabricación de conexiones que por encontrarse precalificadas nos dan la seguridad de estar dimensionando platinas de conexión que no solo nos garantizan rigidez y resistencia sino también la ductilidad de los pórticos resistentes a momento.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Observando los resultados del análisis comparativo de pesos de las conexiones propuestas en este proyecto de investigación di ñ d diseñadas b j las bajo l normas FEMA-350 FEMA 350 y NSR 98, 98 ell impacto i t económico sería bastante significativo al adoptar los criterios estipulados por la primera; sin embargo, siendo esta el resultado de un amplio programa de investigación en lo referente a materiales, comportamiento de los sistemas estructurales, entre otros, sustentada con pruebas de laboratorio y análisis de diferentes investigaciones respecto a los detalles de las conexiones, es la que nos garantiza un comportamiento adecuado de estas de acuerdo al sistema estructural en el que se empleen resistiendo niveles adecuados de deformación inelástica empleen, sin fractura, así como los efectos sísmicos.
GRACIAS… GRACIAS