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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; 58-212-7617872 Email: [email protected] Twitter: @iadiestramiento

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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: [email protected] Twitter: @iadiestramiento

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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.

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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

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∑ =*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

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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

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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

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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

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Sección Reducida

Planchas de Continuidad

REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION

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Sección Reducida

REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTION

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DISEÑO ESTRUCTURAL EN ACERO – SMF(Ing. Eliud Hernández)

BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION

Page 32: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION

Planchas en Alas

Plancha en Alma

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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e) Distribución de Fuerzas en Zona del Panel.

6. Conexiones.

6.5 Zona del panel.

6.5.1 Demanda por Corte.

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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.

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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.

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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.

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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.

Page 48: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 49: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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

PdF

REQ

a) Demanda Por Corte en Planchas de Refuerzo.

6.5.2 Espesor de Planchas de Refuerzo.

6.5 Zona del panel.

6. Conexiones.

Page 50: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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

PdF

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.

Page 51: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 52: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 53: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 54: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 55: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 56: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 57: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 58: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 59: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 60: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 61: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.

Page 62: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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:

Page 63: 4.-Porticos Especiales a Momento-smf

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.