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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; 58-212-7617872Email: inesa.adiestramiento@gmail.com 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
Para establecer un Criterio Columna Fuerte – Viga Débil, debe cumplirse en cada junta la Relación de Momentos presentada, salvo algunas excepciones.
0.1M
M*
pb
*pc
>∑∑
De no cumplirse la relación de momentospresentada podria generarse un Mecanismo decolapso de piso al desarrollarse rótulasplásticas en columnas del mismo nivel.
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
∑ =*pcM 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.
∑ =*pbM 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.
a) Definición de Momentos Máximos Probables en Vigas y Columnas.
4. Requerimientos del Sistema
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
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CL
C VigaL
Columna
M*pc-Superior
M*pc-InferiorM*pb-Izquierda
M*pb-Derecha
∑M*pc = M*pc-Superior + M*pc-Inferior
∑M*pb = M*pb-Izquierda + M*pb-Derecha
b) Momentos en el punto de Intersección de sus ejes baricéntricos.
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
4. Requerimientos del Sistema
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Mpr-Izq.
Vuv (Der.)
Vuv (Izq).
Viga Izq. Viga Der.
Rótula Plástica
Rótula Plástica
sh+dcol/2
M*pb-Izq. M*pb-der.
sh+dcol/2
M*pb = Mpr + Vuv (sh + dcol /2 )
dcol
c) Cálculo de M*pb
sh
Sh : Distancia donde ocurre
la rótula plástica, medida
desde la cara de la columna
(Depende de la Conexión
Utilizada)
sh
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
4.1 Relación de Momentos Criterio Columna F. / Viga D.
4. Requerimientos del Sistema
Mpr-Der.
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d) Definición de Mpr y Vuv
Lh
Q = (1.2 + 0.2SDS)CP + γγγγ CV
Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg
Vuv Vuv
Rótula Plástica
Mpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb
Vg = QLh / 2
shsh
Mpr Mpr
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
4. Requerimientos del Sistema
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Columna Superior.
Mpc-Sup.
M*pc = Mpc + Vuc ( dviga /2 )
dviga
e) Cálculo de M*pc
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
Columna Inferior.
M*pc-Sup.
M*pc-Inf.
Mpc-Inf.
Vuc superior
Vuc inferior
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
4. Requerimientos del Sistema
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f) Definición de Mpc y Vuc
Mpc = Zc ( Fyc - Puc /Ag ) Vuc = (2 Mpc / Lv )
Lv : Luz libre de la Columna
Mpc
Mpc
Vuc
Vuc
Punto de
Inflexión.
Puc
Lv : Luz libre de la Columna
Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna.
Ag : Area gruesa de la columna.
Lv
4.1 Relación de Momentos–Criterio Columna F. / Viga D.
4. Requerimientos del Sistema
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M*pb = 1.1Ry Zb Fyb + 2(1.1Ry Zb Fyb ) + Vg (sh + dcol /2 )
Lh
0.1*
*
>∑∑
pb
pc
M
M
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)
En resumen , para vigas y columnas, se tiene:
4.1 Relación de Momentos – Criterio Columna Fuerte / Viga Débil
4. Requerimientos del Sistema
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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
Lb = Distancia entre arriostramientos laterales
ry = Radio de Giro Menor
Arriostramientos Laterales
Lb Lb
rF
E086.0L y
y
b
≤
Pandeo Lateral Torsional
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Lb
Arriostramiento Lateral
Ambas Alas Soportadas Lateralmente
Viga del Sistema Resistente a
Sismos (SMF)
4.2 Soporte Lateral en Vigas
4. Requerimientos del Sistema
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
4. Requerimientos del Sistema
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.
4.2 Soporte Lateral en Vigas
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4. Requerimientos del Sistema
(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
0.2*
*
>∑∑
pb
pc
M
M
4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna
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 ).
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4. Requerimientos del Sistema
(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.
4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna
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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.
4. Requerimientos del Sistema
4.3 Soporte Lateral en Conexiones Viga-Columna
(2) Conexiones Viga-Columna sin soporte lateral
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5.1 Requerimientos Básicos
y
s
f
f
F
E
t
b30.0
2≤
Alas de Vigas
y
s
w F
E45.2
t
h≤
bf
tf
h
t w
Las Vigas y Columnas deben cumplir con la condición de secciones de AltaDuctilidad (Compactas Sísmicas), conforme a la sección D1.1 de la Norma
AISC 341-10. Esto implica el control del pandeo local
5. Miembros
En el caso de VIGAS se establece que la relación (ancho / espesor) de alas
y alma deben cumplir específicamente con las siguientes condiciones
Alma de Vigas
El control del pandeo local permite que se desarrolle la
capacidad plastica de la viga.
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bf
t f
h
tw
y
s
f
f
F
E30.0
t2
b≤
125.0P
P
y
u≤
φ
y
u
y
s
w P
P
F
E
t
h
φ93.0-145.2≤
y
s
y
u
y
s
w F
E
P
P
F
E
t
h49.193.277.0 >
−≤
φ
Alas de Columnas
125.0P
P
y
u >φ
Alma de Columnas
En COLUMNAS, la relación (ancho / espesor) de alas y alma deben cumplir
específicamente con las siguientes condiciones
5. Miembros
5.1 Requerimientos Básicos
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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. Miembros
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.
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6. Conexiones.
6.1 Soldaduras 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.
Las siguientes conexiones deben realizarse en demanda crítica:
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6. Conexiones.
6.2 Conexiones Viga-Columna.
• 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.
Las conexiones Viga-Columna deben satisfacer los siguientes requerimientos:
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.
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-40000
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
40000
-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08
Deriva de Piso θθθθ (rad)
Mo
men
to d
e la
Vig
a en
la C
ara
de
la C
olu
mn
a (i
n-k
ips)
0.8 Mp
- 0.8 Mp
M0.04 ≥≥≥≥0.8 Mp
M0.04 ≥≥≥≥0.8 Mp
.- 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.
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∆
Hcolumna
θθθθ
Deriva de Piso
∆
Hcolumna
θ =
Carga Cíclica
.- Ensayo con ciclos de carga a fin de calificar la conexión Viga-Columna para una
deriva de piso equivalente a ± 0.04 radianes.
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Conexiones Precalificadas incluidas en la Norma ANSI/AISC 358-10“Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel MomentFrames for Seismic Applications”.
• REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION
• BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE
MOMENT CONNECTIONS
• BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION
• WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W)
MOMENT CONNECTION
• KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION
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BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE MOMENT CONNECTIONS
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End plate 4ES
Planchas de Continuidad
Planchas Adosadas al Alma
Rigidizador
BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATE MOMENT CONNECTIONS
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REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Sección Reducida
Planchas de Continuidad
REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Sección Reducida
REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION
Planchas en Alas
Plancha en Alma
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W)
MOMENT CONNECTION
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WELDED UNREINFORCED FLANGE–WELDED WEB (WUF–W)
MOMENT CONNECTION
Plancha y Pernos de Montaje
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KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION
BRACKET
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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 (ΩΩΩΩοοοο S) se sustituye por la siguiente expresión.
Emh = (2 Mpr / )
Donde:
Mpr = 1.1 Ry Mp = 1.1 Ry Zb Fyb (Momento máximo esperado en la Viga)
Lh = Longitud entre rótulas plásticas ; γ γ γ γ = Participación de la Carga Variable
Vg = Corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradas
1.2 CP + γγγγ CV ± ΩΩΩΩοοοο S 1.2 CP + γγγγ CV ± Emh
0.9 CP ± ΩΩΩΩοοοο S 0.9 CP ± Emh
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6.5.1 Demanda por Corte.
(((( )))) uc
fb
f
u Vtd
MR −−−−
−−−−====∑∑∑∑
Ru ≤≤≤≤ φφφφv Rv donde φφφφv = 1.0
Resistencia Requerida por Corte
Resistencia Nominal basada en el
estado límite de cedencia por Corte
J10.6 AISC “Specification for Structural
Steel Buildings”
6.5 Zona del panel.
6. Conexiones.
a) Relación de Capacidad
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b) Definición de Mpr y Vuv
Lh
Q = (1.2 + 0.2SDS) CP + γ CV
Vuv = (2 Mpr / Lh ) + Vg
Vuv Vuv
Rótula Plástica
Mpr = 1.1Ry Mp = 1.1Ry Zb Fyb
Vg = QLh / 2
shsh
Mpr Mpr
6.5.1 Demanda por Corte.6.5 Zona del panel.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Mpr-Der.Mpr-Izq.
Vuv (Der.)
Vuv (Izq).
Viga Izq.Viga Der.
Rótula Plástica
Rótula Plástica
Mf1. Mf2
Mf = Mpr + Vuv x sh
dcol
c) Cálculo de Mf
sh
Sh : Distancia donde ocurre la
rótula plástica, medida desde la
cara de la columna (Depende de
la Conexión Utilizada)
sh
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
Mf : Resistencia Esperada a Flexión actuando en la cara de la Columna
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
d) Definición de Mpc y Vuc
Lv : Luz libre de la Columna
Mpc
Mpc
Vuc
Vuc
Punto de
Inflexión.
Puc
Lv : Luz libre de la Columna
Lv
Vuc = (2 Mpc / Lv )
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Zc ( Fyc - Puc /Ag )
Vuc = (2 Mpc / Lv )
Puc : Carga Axial Mayorada actuando en la columna.
Ag : Area gruesa de la columna.
Lv Mpb
db + Lv
MpcMpc : 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
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
d) Definición de Mpc y Vuc
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
e) Distribución de Fuerzas en Zona del Panel.
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Cuando Pu ≤ 0.40 Py
en la Columna: pcyv tdFR 6.0=
(AISC Spec EQ J10-9)
f) Definición de Resistencia a Corte Rv
−=
y
upcyv
P
PtdFR 4.16.0
Cuando Pu > 0.40 Py en la Columna:
(AISC Spec EQ J10-10)
Pu : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel
Caso a: Cuando No se considera el efecto de la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Cuando Pu ≤ 0.75 Py en la Columna:
+=
pcb
2cfcf
pcyvtdd
tb31tdF6.0R
(AISC Spec EQ J10-11)
−
+=
y
u
pcb
2cfcf
pcyvP
P2.19.1
tdd
tb31tdF6.0R
Cuando Pu > 0.75 Py
en la Columna (No Recomendado):
(AISC Spec EQ J10-12)
Pu : Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel
Caso b: Cuando se considera el efecto de la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico
6. Conexiones.
f) Definición de Resistencia a Corte Rv
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
f) Parámetros de la Zona del Panel
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 = Area Gruesa de la Columna
tp = Espesor Total del Alma de la Columna, incluyendo las planchas
adosadas de refuerzo
Py = Fy Ag
db
dc
tcf
bcf
tp
Zona del Panel
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
6.5.1 Demanda por Corte.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
g) Incorporación de planchas de refuerzo.
Si Ru > φφφφv RvRequiere planchas de refuerzo
6.5.1 Demanda por Corte.
6.5 Zona del panel.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
uc
f
Vt
−−
∑)(d
M = R
b
f
u
vudp R - R = REQ R φ
6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Cuando Pu ≤ 0.40 Py
en la Columna:
Cuando Pu > 0.40 Py
en la Columna:
Caso a: Cuando No se considera la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico
cyc dF
REQ
0.6
R =REQ t
dp
dp
−
y
dp
dp
P40.1 0.6
R =REQ t
ucyc
REQ
a) Demanda Por Corte en Planchas de Refuerzo.
6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.
6.5 Zona del panel.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Cuando Pu ≤ 0.75 Py
en la Columna:
Cuando Pu > 0.75 Py
en la Columna:
Caso b: Cuando se considera la deformación en la zona del panel en la estabilidad del portico
c
fcfc
cyc d
tb
dF
REQ
b
2
dp
dpd
3
0.6
R =REQ t −
c
fcfc
y
ucyc
d
tb
P
REQ
b
2
dp
dpd
3
2.19.1 0.6
R =REQ t −
−
a) Demanda Por Corte en Planchas de Refuerzo.
6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
Para ambos casos, el espesor mínimo en la zona del panelconsiderando las dobles planchas viene dado por la siguienteexpresión:
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
b) Espesor Mínimo.
6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.
6. Conexiones.
6.5 Zona del panel.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
a) Se pueden omitir las planchas de continuidad paraconexiones donde el ala de la viga se suelda al ala de lacolumna de sección I (Doble T), si se cumple que:
tcf = Espesor del Ala de la Columna
bbf = Ancho del Ala de la Viga
tbf = Espesor del Ala de la Viga
Ryb = Factor de sobre-resistencia en Vigas
Ryc = Factor de sobre-resistencia en Columnas
6.6 Planchas de continuidad.
6.6.1 Requerimientos en planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
b) Se pueden omitir las planchas de continuidad para conexionesdonde 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
bbf = Ancho del Ala de la Viga
tbf = Espesor del Ala de la Viga
Ryb = Factor de sobre-resistencia en Vigas
Ryc = Factor de sobre-resistencia en Columnas
c) Para conexiones empernadas se deben colocar planchas de continuidadsiguiendo los lineamientos de la norma ANSI/AISC 358-10.
6.6.1 Requerimientos en planchas de continuidad.
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
El espesor de las planchas de continuidad se determinará de conformidad a laconexión precalificada utilizada y siguiendo los parámetros mínimos que sedescriben a continuación:
tcp
tbf
tcp ≥ 1/2 × tbf
tcp
tbf-2tbf-1
tcp ≥ Mayor Valor entre (tbf-1 y tbf-2 )
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
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.
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
Ffu2
Ffu2
Ffu1
Ffu1 fb
f
futd
MF
−≥
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
• 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
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
2
cp 259.0
9.0/)(wc
y
nfut
F
RFA −
−=
φ
cp
cp
b
At =cp
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
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
yc
2
n 25.6 FtR fcφφ =
b) Resistencia de columnas ante cargas concentradas
(1) Cedencia Local del Ala
(φ = 0.90)
AISC 360-05 (J10.1)
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
( )wcycfbc tFtkR 25n += φφ
(2) Cedencia Local del Alma (φ = 1.00)AISC 360-05 (J10.2)
( )wcycfbbc tFtlkR 26n ++= φφ
En general: Para conexiones END-PLATE
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
b) Resistencia de columnas ante cargas concentradas
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
(3) Pandeo Local del Alma
c
ycwc
h
FEtR
3
n
24φφ =
φ = 0.90
AISC 360-05 (J10.8)
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
(4) Aplastamiento Local del Alma
wc
fcyc
fc
wc
c
fb
wct
tFE
t
t
d
ttR
+=
5.1
2
n 318.0φφ
φ = 0.75
AISC 360-05 (J10.4)
6.6.2 Espesor de planchas de continuidad.
dc
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
a) Las planchas de continuidad deben unirse a las alas de la columna através de soldaduras de penetración.
b) Las planchas de continuidad pueden unirse al alma de la columnautilizando soldaduras de penetración o soldaduras de filete.
6.6.3 Soldadura de Planchas de Continuidad.
6.6 Planchas de continuidad.
6. Conexiones.
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
4.0>n
u
P
P
φ
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 + γγγγ CV + Ωo QE
Tracción: (0.9 - 0.2 SDS) CP - Ωo QE
Ωo = 3
7. Revisión Especial de Columnas.
Si se cumple que:
DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)
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.
7. Revisión Especial de Columnas.