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FIC-UNI Escuela de Post Grado
Comportamiento de Estructuras de Acero
Diseo Ssmico Parte 2
Dr. Ing. Carlos ZAVALA
czavala@uni.edu.pe
Dr. Ing. Carlos ZAVALA CISMID/FIC/UNI
Ejemplo: SCBF Arrisotre y Conexin del Arriostre
Para dimensionar el elemento
La fuerza esperada se calcula con las
combinaciones de carga de la norma
La Resistencia se calcula con el mnimo
valor de Fy
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Ejemplo: SCBF Arriostre y Conexin del Arriostre
La fuerza axial requerida en el elemento
arriostre ser aquella que produzca la
fluencia del miembro arriostre = Ry Fy Ag
Ry Fy Ag
2 - Conexiones
Sistemas estructurales de porticos
Uniones con pernos
Uniones soldadas
Zonas Protegidas
Planchas de continuidad y rigidizadores
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Conexiones
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Las conexiones, juntas y conectores que son parte del sistema
resistente a fuerza ssmica (SLRS) deben ser diseados de
acuerdo al Capitulo J de la norma LRFD AISC -2010 o la
versin NTE-090-2014 Capitulo 13.
Sistemas Estructurales de Porticos y clasificacin por ductilidad
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Los elementos de prticos resistentes a momentos (MRF) y prticos arriostrados
(BMF) del sistema resistente a la fuerza ssmica (SFRS) debern cumplir las
recomendaciones de esta norma. Algunos elementos del SFRS que
experimenten deformaciones inelsticas debidas al sismo de diseo sern
denominados elementos de ductilidad moderada o elementos de ductilidad alta.
Los elementos diseados para desarrollar una ductilidad moderada o alta,
deben cumplir las recomendaciones del numeral 13.4.
Las secciones que desarrollaran durante un sismo ductilidad moderada o alta,
deben tener alas continuamente conectadas al alma o almas.
Sistemas Estructurales de Porticos
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Prticos ordinarios resistentes a momentos (OMF): Son aquellos que pueden proveer una mnimadeformacin inelstica a sus miembros y conexiones. Este tipo de prtico no tiene limitaciones en surelacin ancho/espesor de sus elementos. Asimismo, no posee limitaciones para zonas protegidas. Eneste tipo de sistema las conexiones pueden ser rgidas o semirrgidas.
Prticos intermedios resistentes a momentos (IMF): Son prticos que proporcionan una limitadacapacidad de deformacin inelstica producida por una fluencia por flexin en vigas y columnas,produciendo falla por corte en las zonas de panel. El diseo de conexiones entre vigas y columnas,incluidas las zonas de paneles y placas de continuidad, se basarn en ensayos de conexiones queproporcionan la capacidad mencionada. Las conexiones viga - columna usadas en el SFRS debern sercapaces de desarrollar una distorsin angular de entrepiso de 0,02 rad. La resistencia por flexin en lacara de la columna deber ser al menos 0,80 Mp de la viga conectada para un ngulo de distorsin deentrepiso de 0,02 rad.
Prticos especiales resistentes a momento (SMF): Este tipo de prtico deber de proveer unasignificativa deformacin inelstica a travs de la fluencia por flexin de las vigas y limitar la fluencia enla zona del panel de la columna. Las columnas deben ser diseadas para ser ms fuertes que las vigas,esperando una fluencia total en las vigas. Se permitir que ocurra fluencia en las bases de las columnas.
Sistemas Estructurales de Prticos y NTE-030
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De acuerdo al proyecto de norma ssmica NTE-030 los sistemas son permitidos:
Sistemas Estructurales de Prticos y NTE-030
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De acuerdo al proyecto de norma ssmica NTE-030 los sistemas son permitidos:
Fuente: Michael D. Engelhardt - Pandeo Local en Viga
Limitaciones de Ancho Espesor de miembros
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Sistemas de Arriostramiento para Vigas
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No deben de utilizarse configuraciones con arriostres en
diagonal que slo trabajen en traccin, excepto en los casos de
las cubiertas de naves industriales livianas que debern ser
diseadas en compresin, debindose amplificar las fuerzas en
los arriostres en 1,5 .
En una lnea resistente cualquiera de un prtico, debe existir
arriostres diagonales que trabajen en traccin y compresin,
sujetos a inversiones de esfuerzo debido a la carga de sismo.
La resistencia disponible de las diagonales en traccin, para
cada sentido de la accin ssmica, debe ser como mnimo el
30 % del cortante de la lnea resistente en el nivel
correspondiente.
Sistemas de Arriostramiento para Vigas
Elementos de ductilidad moderada
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Los arriostres de vigas de ductilidad moderada
debern satisfacer los siguientes requerimientos:
Ambas alas de las vigas debern ser arriostradas
lateralmente o la seccin deber ser arriostrada
torsionalmente.
El arriostramiento en vigas debe cumplir los
requerimientos descritos para arriostramiento
lateral o torsional de las vigas, donde la
resistencia requerida en flexin del elemento debe
ser:
Mr = Ry Fy Z donde:
Cd = 1,0
Ry = relacin entre el esfuerzo de fluencia
esperado al mnimo esfuerzo de fluencia
especificado, Fy.
Z = mdulo plstico de la seccin.
El espaciamiento mximo entre arriostres
debe ser:
Lb = 0,17 ry E/Fy(13.5.3.1-2)
Sistemas de Arriostramiento para Vigas
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Elementos de alta ductilidad
Adicionalmente a los requerimientos de pandeo
flexionante, el mximo espaciamiento de los
arriostramientos en vigas de ductilidad alta ser:
Lb = 0,086 ry E/Fy
CONEXIONES EMPERNADAS
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La fuerza de corte disponible en las conexiones empernadas usando agujeros estndar
deben calcularse como conexiones de aplastamiento. La fuerza nominal de contacto en los
agujeros de pernos no debe ser menor que 2,4dtFu.
Pernos y soldaduras no deben ser diseados para compartir fuerzas en la unin o la misma
componente de fuerza en la conexin. En el caso de una conexin de un arriostre diagonal, la
fuerza axial debe ser resistido toda por la soldadura o toda por los pernos. En el caso de una
conexin de momento, las soldaduras transmiten la flexin y los pernos del alma transmiten
el corte, en este caso no se considera que se comparte las fuerzas.
Los agujeros de los pernos deben ser estndar o de ranura corta, perpendiculares a la
direccin de carga. En el caso de arriostres diagonales se permite el uso de agujeros
agrandados cuando la conexin se disea como de deslizamiento crtico.
Todos los pernos deben instalarse con la pretensin especificada para pernos de alta
resistencia. Las superficies de contacto deben satisfacer los requerimientos de conexiones de
deslizamiento crtico.
CONEXIONES SOLDADASSe disean usando el capitulo J de la norma AISC- LRFD-2010
ZONAS PROTEGIDAS SMF
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Zonas Protegidas
ZONAS PROTEGIDAS SCBF
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ZONAS PROTEGIDAS - EBF
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS - MRF
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Ventajas Versatilidad arquitectonica
Seguridad y alta ductilidad
Desventaja
Rigidez elstica pequea
Vigas y columnas con conexiones resistentes amomento, Resistencia a fuerzas laterales por flexiony corte en vigas y columnas
Desarrolla ductilidad por:- Fluencia por flexion en vigas- Fluencia por corte en zonas de panel viga - columna- Fluencia por flexion en columnas
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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Como lograr un comportamiento dctil:
Escoge los elementos que trabajarancomo fusibles, los que fluirn con el
terremoto y escoge donde se
desarrollarn tus rotulas plsticas
Detalla las zonas de desarrollo de lasrotulas plsticas, de manera que sean
capaces de mantener la rotacin
inelstica antes que ocurra una
inestabilidad o una rotura.
Disea los otros elementos para que seanmas Fuertes que las zonas plsticas.
Entender y controlar el comportamiento inelastico:
PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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PORTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
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Posible ubicacin de rotulas plasticas
Viga(Fluencia por Flexin)
Zona de Panel(Fluencia por corte)Columna
(Fluencia por flexin y carga
axial)
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Rotulas PlsticasEn Vigas
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Rotulas PlsticasZonas de Panel
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Rotulas PlsticasEn columnasPotencial piso blando
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