ESTANDARIZACION DE CONEXIONES PRECALIFICADAS A MOMENTO ATORNILLADAS O

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.


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


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


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%.


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


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%.


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


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


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


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE EN PERFILES IPE ASTM ASTM- A 572 G r 50 140 130

125 121

120


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


140

120

100

80

60

40

20

0

ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA EN PERFILES IPE ASTM A- 36 280 260

249


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


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


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)


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA PERFILES W ASTM A- 572 Gr 50

380

360

340

320

300


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


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


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


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


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


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.


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%.


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 .


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.


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


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.


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

ESTANDARIZACION DE CONEXIONES PRECALIFICADAS A MOMENTO ATORNILLADAS O

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