Estandarizacion de Conexiones - Federico Buendia

ESTANDARIZACION DE CONEXIONES PRECALIFICADAS A MOMENTO O S G COATORNILLADAS VIGA-COLUMNA Y

EMPALMES ATORNILLADOS DE COLUMNAS ACORDE A LAS RECOMEDACIONES DE LA ACORDE A LAS RECOMEDACIONES DE LA

FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY (FEMA-350)( )

INGRID LORENA GOMEZ OSPINAADRIANA MARCELA HORRILLO RODRÍGUEZ

RUBEN DARIO OLIVEROS RIVERARUBEN DARIO OLIVEROS RIVERAFEDERICO JACOBO BUENDÍA

INTRODUCCION

Con el presente proyecto se ofrece unap p yherramienta de trabajo que permite contar con lainformación del detallado de conexiones rígidas yempalmes de columnas de manera inmediata,evitando invertir demasiado tiempo en el diseñoya que se pone al alcance opciones detalladas yseguras de cómo realizar estas uniones.

Se diseñaron y estandarizaron conexionesatornilladas a momento viga-columnaatornilladas a momento viga columnapara perfiles IPE y W, así mismoempalmes de columnas para perfiles HEAy W, manejando las referencias que sey W, manejando las referencias que seencuentran disponibles actualmente en elpaís; siguiendo las especificaciones y lasrecomendaciones de la FEMA-350 y delyAISC 2005.

ANTECEDENTES

El sismo de Northridge, California en 1994, dejo comoEl sismo de Northridge, California en 1994, dejo comoresultado una serie de edificios con Pórticos Resistentes aMomento (PRM) con fallas de tipo frágil en las conexiones(fisuras en las soldaduras de los patines de la vigas fractura(fisuras en las soldaduras de los patines de la vigas, fracturaa lo largo de la línea de los pernos en el alma, fractura de lospatines de las columnas), que impidieron a estos comportarsede manera dúctilde manera dúctil.

ANTECEDENTES

Se inicia una amplia investigación en Estados Unidos, y unaSe inicia una amplia investigación en Estados Unidos, y unarenovación total en los métodos de diseño de conexiones y enla normativa de diseño sismo resistente de estructuras deaceroacero.

SAC: Union temporal entre SEAOC, ATC y Universidades deCalifornia.

ANTECEDENTES

Especificaciones de diseño sismo resistente de estructuras de aceroactuales en USA:

FEMA 350350Specification for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 360-05.Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 341-05.Prequalified 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-columnade PRM`s en zonas de amenaza sísmica alta, deben cumplir con:(Sección 9.2 AISC Provisiones Sísmicas):

La conexion debe ser capaz de sostener un angulo de deriva deentrepiso de 0.04 radianes.

La 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.angulo de deriva de entrepiso de 0.04 radianes.

La Resistencia a Cortante requerida de la conexion debe ser determinada usando el efecto de la carga sismica para la condicion g pde plastificacion en los dos extremos.

ANTECEDENTES

ANTECEDENTES

Para cumplir con lo anterior, AISC establece lo siguiente:USAR CONEXIONES PRECALIFICADAS. Cumpliendo con los

frequerimientos de AISC 358, Conexiones Precalificadas paraPorticos Resistentes a Momento Especiales e Intermedios paraaplicaciones sismicas. CON EL FIN DE FACILITAR Y ESTANDARIZAREL DISEÑO DE CONEXIONES!!!.

Si 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 aceroactual en Colombia:

NSR’98PROXIMA: NSR’09 (En revision).( )

NSR’98 NSR’09NSR’98 NSR’09

Estructuras Acero: Adopta recomendaciones AISC

2005 y FEMA350!!!.

OBJETIVOS GENERALESOBJETIVOS GENERALES

Estandarizar las conexiones atornilladas a momento viga-columna, al igual que empalmes atornillados de columnas,

fsiguiendo las recomendaciones para conexiones precalificadasde la Federal Emergency Management Agency (FEMA-350) ylas especificaciones de la American Institute of SteelConstruction (AISC 2005), para los perfiles IPE y W de mayorcomercialización en Colombia.

Analizar el impacto en peso que implica la adopción de lasconexiones propuestas siguiendo las recomendaciones paraconexiones precalificadas de la FEMA-350 y lasconexiones precalificadas de la FEMA 350 y lasespecificaciones del AISC 2005.

PLAN DE TRABAJO - METODOLOGIAPLAN DE TRABAJO METODOLOGIA

Mf = 1.1 x Ry x Fy x Zy + Vu x Sh Mf = Fy x Zy

PLAN DE TRABAJO - METODOLOGIAPLAN DE TRABAJO - METODOLOGIA

MARCO TEÓRICO

ENFOQUE BÁSICO DEL DISEÑO SEGÚN FEMA-350FEMA 350

CONFIGURACIÓN DEL PÓRTICO

FORMACIÓN ARTICULACIONES PLÁSTICAS•Se espera que los PRM sean capaces de disipar grandes•Se espera que los PRM sean capaces de disipar grandescantidades de energia a traves del desarrollo de articulacionesplasticas.•Las articulaciones plasticas deben localizarse fuera de la caraLas articulaciones plasticas deben localizarse fuera de la carade la columna para evitar la formacion de mecanismos y grandes demandas de deformacion inelastica en las soldadurasde los elementos de la conexion.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-350FEMA 350

CONFIGURACIÓN DEL PÓRTICO

FORMACIÓN ARTICULACIONES PLÁSTICASFORMACIÓN ARTICULACIONES PLÁSTICAS•Esta metodologia previene fracturas fragiles, mas no puedeprevenir que ocurran daños estructurales en las vigas, el costo y dificultad de dichas reparaciones es comparable con el costo de 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 Las fallas fragiles degradan la resistencia de la conexion y generan perdida de capacidad de resistencia a cargasgravitacionales y desarrollo potencial de colapsos locales.

UBICACIÓN DE LA ARTICULACIÓN PLÁSTICAUBICACIÓN DE LA ARTICULACIÓN PLÁSTICA

La ubicación sugerida para lag particulación plástica se muestra enla figura , indicado como elparámetro Sh.p h

Para pórticos en los que las cargasgravitacionales producen unagravitacionales producen unaflexión considerable, la ubicaciónde la articulación plástica debe serdeterminada basado en métodosdeterminada basado en métodosde análisis plásticos.

MOMENTO PLÁSTICO PROBABLE EN LA ARTICULACIÓN

Mpr = Cpr x Ry x Fy x ZeDonde:

Mpr = Momento plástico probable en la articulación

Cpr = Factor que tiene en cuenta el esfuerzo máximo en la conexión,princluyendo endurecimiento por deformación, retrasos locales, refuerzosadicionales y otras condiciones de la conexión.

Cpr = (Fy+ Fu)/2 Fy

Ry = Coeficiente que tiene en cuenta el material de la viga, se obtiened l t bl I 6 1 d l P i i Sí i d l AISC d 2005de la tabla I.6.1 de las Provisiones Sísmicas del AISC de 2005.

Ze = El módulo de sección plástico efectivo de la viga en el lugar deformación de la articulación plásticaformación de la articulación 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 deEl momento en la cara de la columna al comienzo de la formación dela articulación plástica, Myf, es determinado de la siguiente manera:

M = C x MMyf = Cy x MfDonde:

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 laSb El módulo elástico de la sección de la viga en la zona de laarticulación plástica

Zbe = EL módulo plástico efectivo de la viga en la zona de labe p garticulación plástica.

CONEXIONES A MOMENTO ATORNILLADAS SINRIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END PLATERIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE

Cuatro Pernos Sin Rigidizar (FBU)

Cuatro Pernos Rigidizado (FBS)

Ocho Pernos Rigidizado (EBS)

Estas son las tres configuraciones de conexión a momento tipoEnd-Plate más utilizadas en pórticos de acero resistentes aEnd Plate más utilizadas en pórticos de acero resistentes amomento. AISC Steel Design Guide No. 4, 2nd Edition (Murray andSumner, 2003) provee antecedentes, los procedimientos de diseñoy ejemplos completos de diseño para las tres configuraciones.y j p p p g


La sección crítica para el diseño de conexiones a momento tipo end-La sección crítica para el diseño de conexiones a momento tipo endplate se encuentra en la cara de la comuna. Mcf, es el momento dediseño para el end-plate, y es igual a la suma del momento esperado enla articulación plástica, es decir, Mpe, y el momento adicional causadola articulación plástica, es decir, Mpe, y el momento adicional causadopor la excentricidad de la fuerza de cortante en la articulación plástica


El momento esperado en laparticulación plástica es:

Mpe = 1.1 x Ry x Fy x Zxpe y y x

Por consiguiente, el momento enla cara de la columna es:la cara de la columna es:

Mcf = Mpe +VuLp

GEOMETRIA CONEXIONES ATORNILLADAS SINRIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END PLATERIGIDIZAR Y RIGIDIZADAS TIPO END-PLATE

1. End Plate en ASTM A36.

2. Soldadura de patines viga - CJP.

3. Soldadura de filete por ambos lados,3. Soldadura de filete por ambos lados,o soldadura CJP para el alma de viga.

4. Pernos pre tensionados ASTM A-325A 490 P f i E tá do A-490, Perforaciones Estándar.

5. Pfi: Localización de los pernos.

6. Rigidizadores en la Columna.

7. Rigidizador del End plate.

8. La soldadura en el rigidizador es CJPa doble-bisel tanto para los patines de laviga como para el end plate.g p p

9. Tolerancia ,Separación si se requiere.

DATOS DE PRECALIFICACIÓN DECONEXIONES DE END PLATECONEXIONES DE END-PLATE

GeneralóSistemas aplicables Pórticos Resistentes a Momento

Ordinarios (OMF), PórticosResistentes a Momento

i l (S )Especiales (SMF)Parámetros Críticos de la Viga

Relación mínima luz libre/altura OMF:5SMF 7SMF:7

Pernos:Referencia perno A-325 & A-490

R i i t d i t l ió P t i dRequerimientos de instalación Pre tensionadosTipo de perforación Estándar

End Plate:Material del end plate ASTM A 36Material del end plate ASTM A-36

Soldadura:Tipo de soldadura CJP, 3/8in para el filete de

respaldorespaldoPerforación para acceso de soldadura No permitido

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA CONEXIONESTIPO END PLATETIPO END-PLATE

El procedimiento de diseño empleado para el desarrollo delpresente trabajo es el propuesto por la sección 6.10 dep j p p pPrequalified Connections for Special and Intermediate SteelMoment Frames for Seismic Applications, AISC 2005, el cual esmuy similar al procedimiento propuesto en AISC Design GuideNo. 4, 2nd Edition (Murray and Sumner, 2003). Esteprocedimiento 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 por el cortante como un, pporcentaje con respecto al momento máximo probable en laarticulación plástica (Mpe), para diferentes perfiles con geometríasde end-plate conocidas de la Guía de Diseño para Perfilesp pEstructurales de Acero y sus Conexiones en Edificios,FEDESTRUCTURAS. 2006, un valor fijo de cargas y una longitudmínima y máxima de la viga, permitiendo calcular el incrementodel momento plástico que se presentaba para cada perfil.


Cargas: Viva: LL = 200 Kg/m2

Muerta: LD = 500 Kg/m2

Longitudes de Viga:

L it d Mí i Longitud Mínima:

De acuerdo a los datos de precalificación de las conexiones tipo End-Platese tiene que la relación mínima luz libre altura de la viga para los 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:Ancho Aferente:

El ancho aferente se asumió igual a la longitud de la viga trabajando en módulos cuadrados.módulos cuadrados.


Ejemplo:Ejemplo:

Perfil: IPE 300 db = 300 mm Zx = 628 cm3

Col. IPE 400 dc = 400 mmCol. IPE 400 dc 400 mm

Longitud de la viga:Lmín = 7 * db = 7 * 300mm = 2.1mmín b Lmáx = 24 * db = 24 * 300mm = 7.2m

Ubicación articulación plástica:pdb /2 = 150 mm y 3 bf = 450 mm → Sh = 150 mm

Longitud entre articulaciones:L1´= 2100mm – 2(150mm) – 2(200mm) = 1400mmL2´= 7200mm – 2(150mm) – 2(200mm) = 6500mm


Carga actuante en la viga:

W = 1.2(500Kg/m2) + 1.6(200Kg7m2) = 920Kg/m

Wµ = 920Kg/m * 2 1m = 1932Kg/mWµ1 = 920Kg/m * 2.1m = 1932Kg/mWµ2 = 920Kg/m * 7.2m = 6624Kg/m

Momento plástico de la viga:Momento plástico de la viga:

Mpe = 1.1 * 1.5 * 2530kg/cm2 * 628cm3 = 26216Kg.m

Cortante plástica:

V1 = (2Mpe + Wµ1 * L12/2 )/L1´1 ( p µ1 1 / )/ 1

= (2* 26216Kg.m + 1932Kg/m * (2.1m)2/2 ) / 1.4m = 40494Kg

V2 = (2Mpe + Wµ2 * L22/2 )/L2´2 2 2 2

= (2* 26216Kg.m + 6624Kg/m * (7.2m)2/2 ) / 6.5m = 34480Kg


Momento en la cara de la columna:Momento en la cara de la columna:

Mf1 = 26216Kg.m + 40494Kg * 0.15m = 32290Kg.m → Incremento del 23%→ Incremento del 23%

Mf2 = 26216Kg.m + 34480Kg * 0.15m = 31388Kg.m → Incremento del 20%

De la misma manera se realizaron los cálculos del incremento delmomento en la cara de la columna debido al momento producido porla excentricidad de la fuerza cortante en la articulación para losperfiles a diseñar, obteniendo un incremento promedio del 25%.


Despejando el valor de la cortante plástica Vu de la ecuación delmomento que fue reemplazada anteriormente se tiene:momento que fue reemplazada 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 cadaperfil, se realizo un filtro de estos, descartando aquellos en dondese repitiera la geometría entre cada configuración; masse repitiera la geometría entre cada configuración; masexactamente el espesor del end-plate, y también aquellasconfiguraciones de ocho pernos rigidizado que por la imposibilidadde acomodar los pernos en el interior de la viga no se puedande acomodar los pernos en el interior de la viga, no se puedanmaterializar, por tal razón, algunos perfiles solo disponen de untipo de configuración, mientras que para otros todos los tres tiposde configuracionesde configuraciones.


Para los diseños por la Norma Colombiana de Diseño SismoResistente, NSR´98 se planteó la misma metodología de diseño,a excepción de la demanda de diseño, que para el código antesp , q p gmencionado en su sección F3.7.2 estipula que corresponde almomento plástico de la viga.

Mf = Mpe = FyZx

CONEXIÓN DE PLATABANDAS PERNADAS A LOS PATINES Y ALMA DE LA VIGALOS PATINES Y ALMA DE LA VIGA

1. Pernos de la platabanda. Pernoscompletamente pre- tensionadoscompletamente pre tensionados,ASTM A-325 o A-490, diseñados poraplastamiento. Las perforaciones enlas platabandas son agujeros desobre tamaño y las perforaciones ensobre-tamaño y las perforaciones enel patín de la viga son estándar.Arandelas cuando se use separaciónentre las platabandas y los patinesde la viga.

2. Soldadura CJP, simple o a doble bisel.Se permite el uso depSoldadura en filete.

3. Se permite la separación entre lasplatabandas y los patines de la vigaplatabandas y los patines de la viga.

4. Placa a cortante y pernos. Lasperforaciones en la platina a cortante sonde ranura corta horizontal; los agujerosde ranura corta horizontal; los agujerosen 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 VIGAPERNADAS EN LOS PATINES Y ALMA DE LA VIGA

GeneralSi t li bl Pó ti R i t t M t O di iSistemas aplicables Pórticos Resistentes a Momento Ordinarios

(OMF), Pórticos Resistentes a MomentoEspeciales (SMF)

Parámetros Críticos de la VigaParámetros Críticos de la VigaRelación mínima luz libre/altura OMF:5

SMF:8Detalles de la ConexiónPlacas de Conexión:

Especificación del material ASTM A-36, A-572 Grado 42 o 50Pernos:

Diámetro perno máximo 1 1/8inDiámetro perno máximo 1-1/8inReferencia perno A325-X o A490-X

Espaciamiento pernos Mínimo 3 veces el diámetroRequerimientos de instalación Pre tensionados

Arandelas Sólo F436 cuando se requieranParámetros de Conexión en el Alma:

Conexión en el alma Platina a cortante soldada al patín de laConexión en el alma Platina a cortante soldada al patín de lacolumna y pernada a la viga. Perforacionesde ranura corta horizontal.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO CONEXIONES TIPOPLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINESPLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES

El di ñ d l ió li ó d l t d l í d itEl diseño de la conexión se realizó usando la metodología descritaen el FEMA-350, numeral 3.6.3.1.

SUPUESTOS DEL DISEÑO DE LAS PLATABANDAS PERNADAS EN LOS PATINES Y EL ALMAPERNADAS EN LOS PATINES Y EL ALMA

Mcf = Mpe +VuSh Mcf = 1.35 Mpe

Al igual que las conexiones de end-plate, se determinó cual esel incremento con respecto al momento máximo probable en lael incremento con respecto al momento máximo probable en laarticulación plástica (Mpe) del momento en la cara de la columna(Mf), para diferentes perfiles con geometrías de platabandaspernadas en los patines y el alma conocidas de la Guía de Diseñopernadas en los patines y el alma conocidas de la Guía de Diseñopara Perfiles Estructurales de Acero y sus Conexiones en Edificios,FEDESTRUCTURAS. 2006.

Finalmente al analizar los resultados se adopto como un valoradecuado para representar el incremento del Mpe al llegar a lacara de la columna de un 35%.cara de la columna de un 35%.


Despejando el valor de la cortante plástica Vu de la ecuación delmomento que fue reemplazada anteriormente, se tiene:

Mcf = Mpe +VuSh = Mcf = 1.35 Mpe = Vu = (0.35 Mpe) / Sh

E l di ñ d l l t b d d l ti l dEn el diseño de las platabandas pernadas en los patines y alma dela viga, se involucran unos factores (LTF) que se consideran en lageometría de la conexión, por tal razón se decidió determinar suincidencia en los criterios que intervienen llegando a la conclusiónincidencia en los criterios que intervienen, llegando a la conclusiónde utilizar como un valor apropiado para todos estos LTF de 1.0


Para los diseños por la Norma Colombiana de Diseño SismoResistente, NSR´98 se planteó la misma metodología de diseño aexcepción de la demanda de diseño, que para el código antesmencionado en su sección F3.7.2 estipula que corresponde almomento 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

125

120

130

140

DIFERENCIA EN PESO ENTRE

7075

88

79

99 100

80

90

100

110

ÓN

(Kg)

DIFERENCIA EN PESO ENTRE 30% y 50%

3340

6770

4047

57

40

50

60

70

E LA

CO

NEX

IÓ

12 13 15 1722

31 33

18 1825 26

29

10

20

30

40

PESO

DE

0

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600

PERFILESNSR 98 FEMA 350 PERFILES


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

121125130

140

PERFILES IPE ASTM- A 572 G r 50

8792

99 100

90

100

110

120

N (K

g)


67

47

57

79

50

60

70

80

LA C

ON

EXIÓ

N

13 15 1623 24

35 3340

18 1825

28 30

40

10

20

30

40

50

PESO

DE

0

10

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600

PERFILESNSR 98 FEMA 350


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE EN PERFILES W ASTM- A 572 Gr 50

220

240

260

140

160

180

200

ON

(Kg)


10% y 30%

60

80

100

120

E LA

CO

NEX

IO

0

20

40

13 15 18 12 15 17 22 26 14 16 22 26 30 22 26 30 38 26 31 36 45 35 50 60 44 57 62 68 76 84 04 17

PESO

DE

W 8

" X 1

W 8

"X 1

W 8

" X 1

W 1

0" X

1

W 1

0" X

1

W 1

0" X

1

W 1

0" X

2

W 1

0" X

2

W 1

2" X

1

W 1

2" X

1

W 1

2" X

2

W 1

2" X

2

W 1

2" X

3

W 1

4" X

2

W 1

4" X

2

W 1

4" X

3

W 1

4" X

3

W 1

6" X

2

W 1

6" X

3

W 1

6" X

3

W 1

6" X

4

W 1

8" X

3

W 1

8" X

5

W 1

8" X

6

W 2

1" X

4

W 2

1" X

5

W 2

1" X

6

W 2

4" X

6

W 2

4" X

7

W 2

4" X

8

W 2

4" X

10

W 2

4" X

11


ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO PLATABANDA


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

216

249

240

260

280

DIFERENCIA EN PESO ENTRE 110% 165%

149

192

216

160

180

200

220

ÓN

(Kg)

ENTRE 110% y 165%

8393

118

8599

114

80

100

120

140

E LA

CO

NEX

IÓ

15 15 17 18 2231

42 43

66

29 3042 47

58

20

40

60

80

PESO

DE

0

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600



DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO PLATABANDA PERFILES IPE ASTM A- 572 G r 50

252

240

260

280

155

181

153

194

218

180

200

220

IÓN

(Kg)


114

145155

85

101

116

153

100

120

140

160

DE

LA C

ON

EXI

20 2026 29 32

47

61 64

29 3042 46

59

85

40

60

80

PESO

D

0

20

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600



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

320340360380

220240260280300

ÓN

(Kg)

DIFERENCIA EN PESO

ENTRE 30% y 80%

120140160180200

LA C

ON

EXIÓ

20406080

100

PESO

DE

0

W 8

" X 1

3

W 8

"X 1

5

W 8

" X 1

8

W 1

0" X

12

W 1

0" X

15

W 1

0" X

17

W 1

0" X

22

W 1

0" X

26

W 1

2" X

14

W 1

2" X

16

W 1

2" X

22

W 1

2" X

26

W 1

2" X

30

W 1

4" X

22

W 1

4" X

26

W 1

4" X

30

W 1

4" X

38

W 1

6" X

26

W 1

6" X

31

W 1

6" X

36

W 1

6" X

45

W 1

8" X

35

W 1

8" X

50

W 1

8" X

60

W 2

1" X

44

W 2

1" X

57

W 2

1" X

62

W 2

4" X

68

W 2

4" X

76

W 2

4" X

84

W 2

4" X

104

W 2

4" X

117


ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS PARA CONEXIONES DE EMPALME


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES DE EMPALME EN PERFILES HEA ASTM - A 36

277292

329

275

300

325

350


172186

211

255

200

225

250

275

ÓN

(Kg)

ENTRE 120% y 175%

92

148 147 150

91101

124

171 172165

100

125

150

175

E LA

CO

NEX

IÓ

25 26 31 3749

63 63 6379 82

5058

91

25

50

75

100

PESO

DE

0

HE

A 2

00

HE

A 2

20

HE

A 2

40

HE

A 2

60

HE

A 2

80

HE

A 3

00

HE

A 3

20

HE

A 3

40

HE

A 3

60

HE

A 4

00

HE

A 4

50

HE

A 5

00

HE

A 5

50

HE

A 6

00



DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES DE EMPALME EN PERFILES W ASTM- A 572 Gr 50

247

307

275

300

325


171180

196

247

175

200

225

250

ÓN

(Kg)


118

98

115 119

143

89

144

126

154147

100

125

150

175

LA C

ON

EXIÓ

26 2741

56 62 68

2835

4558

7889

25

50

75

100

PESO

DE

0

W 6

" X 2

5

W 8

" X 2

4

W 8

" X 3

1

W 8

" X 4

0

W 8

" X 4

8

W 1

0" X

49

P 1

2" X

63

W 1

2" X

65

W 1

4" X

82

W 1

6" X

77

W 1

8" X

86

W 1

8" X

97

21"

X 1

01

W HP W W W W W W


ANALISIS COMPARATIVO DE PESOS ENTRE CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS

300

DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES IPE ASTM A- 36

250

150

200

IÓN

(Kg)

100

DE

LA C

ON

EX

0

50

PESO

D

0

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600

PERFILESPERFILES

END PLATE NSR 98 END PLATE FEMA 350 PLATABANDA NSR 98 PLATABANDA FEMA 350


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES IPE ASTM-A 572 Gr 50

200

250

150

200

IÓN

(Kg)

100

DE

LA C

ON

EX

50PESO

D

0

IPE

200

IPE

220

IPE

240

IPE

270

IPE

300

IPE

330

IPE

360

IPE

400

IPE

450

IPE

500

IPE

550

IPE

600

PERFILESEND 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 pesoson las de tipo End Plate y Platabandas por FEMA 350 mientrasque para los perfiles en acero ASTM A-572 las conexiones demayor peso son las de tipo Platabanda tanto por FEMA 350 como

NSR 98 l l l i ió l d d dpor NSR 98, lo que revela que la variación en la demanda dediseño en la norma NSR 98 es controlada por la resistencia delmaterial, es decir, a menor Fy mayores son las diferencias en

l tú l d dif i t bpeso, lo que acentúa el rango de diferencia entre ambas normas.


DIFERENCIA DE PESO PARA CONEXIONES TIPO END PLATE Y PLATABANDAS EN PERFILES W ASTM - A 572 Gr 50

400

300

ÓN

(Kg)

200

E LA

CO

NEX

IÓ

100

PESO

DE

0

W 8

" X 1

3

W 8

"X 1

5

W 8

" X 1

8

W 1

0" X

12

W 1

0" X

15

W 1

0" X

17

W 1

0" X

22

W 1

0" X

26

W 1

2" X

14

W 1

2" X

16

W 1

2" X

22

W 1

2" X

26

W 1

2" X

30

W 1

4" X

22

W 1

4" X

26

W 1

4" X

30

W 1

4" X

38

W 1

6" X

26

W 1

6" X

31

W 1

6" X

36

W 1

6" X

45

W 1

8" X

35

W 1

8" X

50

W 1

8" X

60

W 2

1" X

44

W 2

1" X

57

W 2

1" X

62

W 2

4" X

68

W 2

4" X

76

W 2

4" X

84

24" X

104

24" X

117

W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W

W

PERFILES

END PLATE FEMA 350 END PLATE NSR 98 PLATABANDAS FEMA 350 PLATABANDAS NSR 98


E l G áfi ti t l FEMA 350 NSR 98En la Gráfica comparativa entre las normas FEMA 350 y NSR 98para las conexiones tipo End Plate y Platabandas en perfiles IPE enacero ASTM A-36, ASTM A-572 Gr 50 y W ASTM A-572 Gr 50respectivamente se puede observar que cada una de estas tiene unrespectivamente, se puede observar que cada una de estas tiene uncomportamiento particular observando que los perfiles IPE ASTM A-36 y perfiles IPE ASTM A-572 Gr 50 muestran una divergenciamayor en peso para las conexiones tipo Platabandas diseñas pormayor en peso para las conexiones tipo Platabandas diseñas porFEMA 350 con respecto a las demás conexiones para este tipo deperfiles, así mismos se observa que los diseños para las conexionestipo End Plate y Platabandas en perfiles W ASTM A-572 Gr 50 sontipo End Plate y Platabandas en perfiles W ASTM A 572 Gr 50 sonmás convergentes entre si, pudiéndose decir este comportamientose debe al gran numero de perfiles existentes en el mercado.


Los diseños que se obtienen por la norma FEMA-350 presentageometrías mucho mas grandes con respecto a las conexionesgeometrías mucho mas grandes con respecto a las conexionesdiseñadas por NSR 98, lo que se ve reflejado en los valores dela demanda de diseño puesto que en las especificaciones dadaspor FEMA-350 se encuentran incluidos los valores de C R ypor FEMA-350 se encuentran incluidos los valores de Cpr , Ry yla contribución a momento generada por la cortanteplástica, los cuales incrementan la demanda para los end platesaproximadamente un 68% mientras para las platabandas en unaproximadamente un 68% mientras para las platabandas en un63%.


En general para conexiones de perfiles en acero ASTM A-36g p pla diferencia en peso entre FEMA-350 y NSR-98 es mayor conrespecto a perfiles en acero ASTM A-572 Gr 50 debido a lavariación en el momento de diseño por la norma NSR-98 .


En el análisis de pesos de las conexiones, es indiscutible ver comolas variaciones de peso son bastante significativas es de resaltarlas variaciones de peso son bastante significativas, es de resaltarque las mayores diferenciaciones en peso se dan en las conexionesviga – columna por platabandas, seguidas de los empalmes decolumnas y de los end plate mas específicamente para los perfilescolumnas y de los end plate, mas específicamente para los perfilesen acero ASTM A-36 de estas conexiones, así mismo, para losperfiles en acero ASTM A-572 grado 50, a pesar de tenerdivergencias menores, la conexión tipo platabandas presenta lasdivergencias menores, la conexión tipo platabandas presenta lasmas altas variaciones, mientras los empalmes y los end platesilustran rangos mas controlados.


Para los end plate la variación en peso esta determinada por unamodificación del espesor de la placa, el cual esta en función de lademanda de diseño, mientras que el resto de las dimensiones deé á f d l í d l d l désta están fijadas por la geometría de la viga y del tipo deconfiguración de end plate a emplear.

En las platabandas el cambio del momento de diseño se vereflejado en la geometría de todos los elementos (placas) que lareflejado en la geometría de todos los elementos (placas) que laconforman y se debe hacer incidencia en que es una conexión quecuenta con mas componentes que el end plate, ya que utiliza placasen los patines y en almaen los patines y en alma.


La metodología y los criterios recomendados por FEMA-350g y pson una herramienta para el diseño y fabricación de conexionesque por encontrarse precalificadas nos dan la seguridad deestar dimensionando platinas de conexión que no solo nosgarantizan rigidez y resistencia sino también la ductilidad de lospórticos resistentes a momento.


Observando los resultados del análisis comparativo de pesos delas conexiones propuestas en este proyecto de investigacióndi ñ d b j l FEMA 350 NSR 98 l i tdiseñadas bajo las normas FEMA-350 y NSR 98, el impactoeconómico sería bastante significativo al adoptar los criteriosestipulados por la primera; sin embargo, siendo esta el resultadode un amplio programa de investigación en lo referente ade un amplio programa de investigación en lo referente amateriales, comportamiento de los sistemas estructurales, entreotros, sustentada con pruebas de laboratorio y análisis dediferentes investigaciones respecto a los detalles de lasdiferentes investigaciones respecto a los detalles de lasconexiones, es la que nos garantiza un comportamiento adecuadode estas de acuerdo al sistema estructural en el que seempleen resistiendo niveles adecuados de deformación inelásticaempleen, resistiendo niveles adecuados de deformación inelásticasin fractura, así como los efectos sísmicos.

GRACIASGRACIAS…

Estandarizacion de Conexiones - Federico Buendia

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