10ICHA08

ICHA - 2008AISC 2005AISC-2005

AISC – ASD, 1989

AISC – LRFD, 1999

MODULO (1/4) Criterios de DiseñoEstados LímitesAplicaciones SísmicasElementos en Tensión

Carlos AguirreCarlos AguirreEE--mail: mail: [email protected]@usm.cl Valparaíso, Diciembre de 2008Valparaíso, Diciembre de 2008

OBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOS

PRESENTAR EL MANUAL ICHA 2008 (AISC PRESENTAR EL MANUAL ICHA 2008 (AISC –– 2005)2005)

MOSTRAR EL DISEÑO ALTERNATIVO ASD Y LRFDMOSTRAR EL DISEÑO ALTERNATIVO ASD Y LRFD

ESTABLECER LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICOESTABLECER LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICOESTABLECER LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICOESTABLECER LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICO

DESTACAR LOS CAMBIOS EN LA NORMATIVA AISCDESTACAR LOS CAMBIOS EN LA NORMATIVA AISC

USO DEL MANUALUSO DEL MANUAL

MANUAL ICHAMANUAL ICHA--2008 (1/5)2008 (1/5)

PARTE 1 PARTE 1 –– DIMENSIONES Y PROPIEDADES PARA EL DISEÑODIMENSIONES Y PROPIEDADES PARA EL DISEÑO

1.1. Series de perfiles americanos, europeos y nacionales (incl. en tablas) Series de perfiles americanos, europeos y nacionales (incl. en tablas)

2.2. No se incluyen perfiles deformados en fríoNo se incluyen perfiles deformados en frío

PARTE 2 PARTE 2 –– CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑOCONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO

11 Alcance aplicabilidad a estructuras que requieren diseño sísmicoAlcance aplicabilidad a estructuras que requieren diseño sísmico (I)(I)1.1. Alcance, aplicabilidad a estructuras que requieren diseño sísmico Alcance, aplicabilidad a estructuras que requieren diseño sísmico (I)(I)

2.2. Especificaciones que aplican Especificaciones que aplican 1.1. ASCE ASCE –– 7: “7: “Minimum Design Loads for Building and Other StructuresMinimum Design Loads for Building and Other Structures”, SEI/ASCE 7”, SEI/ASCE 7--0202g f gg f g ,,2.2. AISCAISC--2005: “2005: “Specification for Structaral Steel BuildingsSpecification for Structaral Steel Buildings”, ANSI/AISC 360”, ANSI/AISC 360--05053.3. AISCAISC--205: “205: “Code of Standard Practice for Steel Buildings and BridgesCode of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges”, (”, (¡Ups!¡Ups!: : www.aisc.orgwww.aisc.org), etc.), etc.

3.3. Criterio Unificado de diseño (ASD Criterio Unificado de diseño (ASD --1989 1989 –– LRFDLRFD--1999) 1999) (II)(II)1.1. LRFD for Single Angle Members (1993)LRFD for Single Angle Members (1993)2.2. Specification for the Design of Steel Hollow Structural Sections (1997)Specification for the Design of Steel Hollow Structural Sections (1997)

II -- REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (1/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (1/6)II REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (1/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (1/6)Según el Factor de Modificación de la Respuesta EstructuralSegún el Factor de Modificación de la Respuesta Estructural

R > 3

C á d ?

ATC-03 (1978): “Tentative Provisions for the Development of Seismic Regulations for Buildings”.

¿Cuándo?

ATC 03 (1978): Tentative Provisions for the Development of Seismic Regulations for Buildings .ICBO (1994): “Uniform Building Code”, International Conference of Buildings Officials (ASD).BSSC (1994): “NEHRP Recommended Provisions for the Development of Seismic Regulations forNew Buildings” (LRFD).

II -- REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (2/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (2/6)II REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (2/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (2/6)

1,20 1,20

0,60

0,80

1,00

UBC-97 [R=1]

UBC-97 [R=7]0,60

0,80

1,00

NCh-433 [R=1]

NCh 433 [R 11]

0,00

0,20

0,40

0 1 2 3 4

0,00

0,20

0,40

0 00 1 00 2 00 3 00 4 00

NCh-433 [Ro=11]

0 1 2 3 4

12 0

Factor R NCh-433

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

USA (UBC , ATC03 , NHERP): R=Cte.CHILE (NCh-433): R =f(T*) [R*, Ro, R]

550,0

2,0

0 1 2 3 4

II -- REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (3/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (3/6)ASCE-7 – Tabla 12.14-1 – COEFICIENTES Y FACTORES PARA EL DISEÑO

66

II -- REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (4/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (4/6)ASCE-7 – Tabla 12.14-1 – COEFICIENTES Y FACTORES PARA EL DISEÑO (cont.)

77

II REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (5/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (5/6)II -- REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (5/6)REQUISITOS DE DISEÑO SISMICO (5/6)

ASCE-7 Considera 15 tipos de sistemas estructuralespNCh-433 Considera solo 2 tipos: “Pórticos” y “Sistemas Arriostrados”, ambos con

Ro=11 - R=7

La condición R* > 3 se puede analizar fácilmente a partir de la función: R* = f (T*, To, Ro)

y de la Tabla 5.1 que define los valores de R y Ro, y la Tabla 6.3 que define los valores de To.

Se tiene los siguientes rangos:

5,00 ≤ Ro ≤ 11,00

0,15 ≤ To ≤ 1,20

de la inspección de la función para To=0,40 seg. (N=4 pisos) prácticamente todas las

88

estructuras de acero con la sola excepción de Ro=4 (Marcos Concéntricos Corrientes) en

suelos blandos (To=1,20 seg.) requieren el uso de las Disposiciones sismorresistentes.

R R0

4 5

Tabla 5.1 - Valores máximos de los factores de modificación de la respuesta 1)

Sistema Estructural Material EstructuralAcero Estructural 4-5)

a) Marcos Corrientes (OMF)5 67 116 107 11

3 4,0Acero Estructural 4-6)

a) Marcos Concéntricos Corrientes

Pórticos b) Marcos Intermedios (IMF) c) Marcos Especiales (SMF) d) Marcos de Viga Enrejada (STMF)Hormigón Armado

II -- REQUISITOS REQUISITOS

3 4,05,5 86 10

6 9

a) Marcos Concéntricos Corrientes b) Marcos Concéntricos Especiales c) Marcos ExcéntricosHormigón armadoHormigón armado y albañilería confinada - Si se cumple el criterio A 2)

2)QQ

DE DISEÑO DE DISEÑO SISMICO (6/6)SISMICO (6/6)

4 45,5 74 4Albañilería confinada

Albañilería armada - De bloques de hormigón o unidades de geome-

4 4 tría similar en las que se llenan todos los huecos,

Muros y Sistemas Arriostrados

- Si no se cumple el criterio A 2)

Madera

( )( )

Cualquier tipo de estructuración o material que no pueda ser clasificado en alguna de las ca- 2

- De ladrillos cerámicos tipo rejilla con y sin rellen

3 3 de huecos y albañilería se bloques de hormigón o unidades de geometría similar en que no se llenan todos los huecos.

y albañilería de muros doble chapa.

1)

2)

3)

4)

Criterio A: los……….

No procede……...

Las estructuras de acero deben diseñarse usando tanto la Especificación para el Diseño de Edificios de

2 --tegorías anteriores.Los valores indicados…..

BRF-NR ~SMFBRF-NS ~ EBFSSPSW EBF

99

4)

5)

6) Los sistemas arriostrados deben cumplir las exigencias de de las Disposiciones Sismo-resistentes (AISC 2005,b) para sistemas estructurales arriostrados.

Los pórticos de acero deben cumplir los requisitos de las Disposiciones Sismo-resistentes según categoría para marcos especiales, intermedios corrientes y de viga enrejada según corresponda. Los marcos corrien-tes son diseñados con un mínimo requisito de demanda inelástica.

Las estructuras de acero deben diseñarse usando tanto la Especificación para el Diseño de Edificios de Acero (AISC, 2005a) como las Disposiciones Sismo-resistentes (AISC 2005,b)

SSPSW ~ EBF

IIII –– CRITERIO UNIFICADO ASDCRITERIO UNIFICADO ASD –– LRFD (1/4)LRFD (1/4)IIII –– CRITERIO UNIFICADO ASD CRITERIO UNIFICADO ASD –– LRFD (1/4)LRFD (1/4)

La estructura de acero no sabe por que método fue diseñada.La estructura de acero no sabe por que método fue diseñada.

FACTORES UNIFICANTES

1. Los Estados Límites son los mismo cualquiera sea la metodología de diseño que se aplique.

2 La Resistencia Nominal es la misma en todas las Filosofías de Diseño solo2. La Resistencia Nominal es la misma en todas las Filosofías de Diseño, solo cambian los márgenes de seguridad que se usa.

3. Puede encontrarse una relación directa entre los “Factores de Carga y Resistencia” y los “Factores de Seguridad”

IIII -- CRITERIO UNIFICADO LRFD CRITERIO UNIFICADO LRFD –– ASD (2/4)ASD (2/4)

f CARGAS1. Magnitud RESISTENCIAS2. Periodicidad 3. Combinación

1. Geometría2. Propiedades3. Modo de Falla

Q

∑ ⋅≤⋅ ii RQ φγ

R nQ n

ASD∑ ≤i

nnii RQ φγ

yLD TTT ⋅≤⋅+⋅ 90,06,12,1)1( 00,2)2(

67,1)1(

F

F

uLD

yLD

≤+

≤+

σσ

σσStress

uLD TTT ⋅≤⋅+⋅ 75,06,12,1)2(

R u

)()2( ATATAT uLD ⋅Ω≤+ Strength

R a

IIII -- ESTADOS LIMITES (3/4)ESTADOS LIMITES (3/4)

CONDICION LIMITECONDICION LIMITE TensiónTensión ResistenciaResistencia

AA Estados Límites ResistentesEstados Límites Resistentes σσ RRA.A.-- Estados Límites ResistentesEstados Límites Resistentes σσnn RRnn

1. Fluencia (Tracción o Compresión)1. Fluencia (Tracción o Compresión) FFyy FFyyAAgg

2. Fractura (Tracción o Compresión)2. Fractura (Tracción o Compresión) FFuu FFuuAAnn

3. Pandeo Local3. Pandeo Local -------------- --------------4. Pandeo por Flexión4. Pandeo por Flexión FFcrcr FFcr cr AAgg

5 Pandeo por Flexo Torsión5 Pandeo por Flexo Torsión5. Pandeo por Flexo Torsión5. Pandeo por Flexo Torsión -------------- --------------6. Volcamiento6. Volcamiento FFcrcr FFcrcr SS7. Fluencia por Corte7. Fluencia por Corte ττyy ττyyAAww

8. Inestabilidad por Corte8. Inestabilidad por Corte ττcrcr ττcrcrAAww

9. Resistencia Unión (perno, soldadura, aplastamiento, etc.)9. Resistencia Unión (perno, soldadura, aplastamiento, etc.) -------------- --------------BB E t d Lí it d S i iE t d Lí it d S i iB.B.-- Estados Límites de ServicioEstados Límites de ServicioDeformación, vibraciones, corrosión, efectos Deformación, vibraciones, corrosión, efectos tºtº, etc., etc. -------------- --------------

IIII -- FORMULACION UNIFICADA (4/4)FORMULACION UNIFICADA (4/4)IIII -- FORMULACION UNIFICADA (4/4)FORMULACION UNIFICADA (4/4)( )( )( )( )

Método LRFD Método ASDMétodo LRFD Método ASD

Ω≤≤ /RRRR φ Ω≤⋅≤ /nanu RRRR φRn : Resistencia Nominal definida por Estado Límite (fluencia, pandeo, etc.)

Ru : Resistencia Requerida (LRFD) Ra : Resistencia Requerida (ASD)φ : Factor de Resistencia Ω : Factor de SeguridadφφRn : Resistencia de Diseño Rn/Ω: Resistencia Admisible

LRFD calibrado respecto ASD para estado de carga 1,2D+1,6L con L/D=3

En zonas de alta sismicidad (R > 3) deberá aplicarse las “AISC Seismic Provisions”

MANUAL ICHAMANUAL ICHA--2008 (2/5)2008 (2/5)


4.4. Nomenclatura y Fundamentos de DiseñoNomenclatura y Fundamentos de Diseñoa)a) RRu u ≤ ≤ Φ Φ ·R·Rnn ((Φ Φ = 0,9 Falla por fluencia = 0,9 Falla por fluencia –– Φ Φ = 0,75 Falla por Ruptura) = 0,75 Falla por Ruptura)

b)b) RRaa ≤ R≤ Rnn//ΩΩ ((Ω Ω = 1,67 Falla por Fluencia = 1,67 Falla por Fluencia –– Ω Ω = 2,00 Falla por Ruptura)= 2,00 Falla por Ruptura))) aa ≤≤ nn// (( , p, p , p p ), p p )

c)c) RRaa, R, Ruu: “Resistencias Requeridas“ según combinación de cargas: “Resistencias Requeridas“ según combinación de cargas

d)d) Rn: “Resistencia Nominal “ Rn: “Resistencia Nominal “

e)e) Φ Φ ·R·R : “Resistencia de Diseño”: “Resistencia de Diseño” -- RR //Ω: Ω: “Resistencia Admisible”“Resistencia Admisible”e)e) Φ Φ RRn n : Resistencia de Diseño : Resistencia de Diseño -- R R nn//Ω: Ω: Resistencia Admisible Resistencia Admisible

5.5. Cargas, Factores de Cargas y Combinaciones de Cargas Cargas, Factores de Cargas y Combinaciones de Cargas (III)(III)

LRFDLRFD ASDASDLRFDLRFD ASDASD

IIIIII -- COMBINACIONES DE CARGA COMBINACIONES DE CARGA ASCE 7ASCE 7--02 Secciones 2.3 (LRFD) y 2.4 (ASD)02 Secciones 2.3 (LRFD) y 2.4 (ASD)( ) y ( )( ) y ( )

((Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures -- ASCE, 2002)ASCE, 2002)

Nº LRFD ASD1 1,4D D2 1,2D+1,6L+ 0,5(Lr o S o R) D+L3 1,2D+1,6 (Lr o S o R) +(0,5L o 0,8W) D+(Lr o S o R)3 1,2D 1,6 (Lr o S o R) (0,5L o 0,8W) D (Lr o S o R)

4 1,2D+1,6W+0,5L+0,5(Lr o S o R) D+0,75L+0,75(Lr o S o R)

5 1,2D±1,0E+0,5L+0,2S D ± (W o 0,7E)

6 0,9D ± 1,6W D+0,75(W o 0,7E)+0,75L+0,75(Lr o S o R)

7 0,9D ± 1,0E 0,6D ± (W o 0,7E)

Si dos o mas cargas eventuales actúan simultáneamente, solo una de ellasdesarrolla su valor máximo y las restantes un valor arbitrario en el tiempo. Losfactores de cargas permiten usar solo cargas nominales, ajustando las diferencias.

D: Carga Muerta - L: Carga Viva - W: Carga de viento - E : Carga SísmicaLr: Carga Viva en Techo - S : Sobrecarga de Nieve - R: Carga inicial de lluvia o hielo

f g p g , j f

MANUAL ICHA MANUAL ICHA –– 2008 (3/5)2008 (3/5)


6.6. Estados Límites de Servicio. Estados Límites de Servicio. (IV)(IV)

Sección B3.7 y Capítulo L (distorsiones de fabricación, deformaciones, Sección B3.7 y Capítulo L (distorsiones de fabricación, deformaciones, d i d i ib i i i i d id l id i d i ib i i i i d id l iderivas de piso, vibraciones, movimiento inducido por el viento, derivas de piso, vibraciones, movimiento inducido por el viento, dilataciones y desplazamientos en las conexiones.dilataciones y desplazamientos en las conexiones.

7.7. Criterios para ConexionesCriterios para Conexiones (V)(V)7.7. Criterios para Conexiones Criterios para Conexiones (V)(V)1.1. Todas las conexiones se muestran en los planos de diseñoTodas las conexiones se muestran en los planos de diseño2.2. Se permite al fabricante seleccionar o completar las conexiones (indicar Se permite al fabricante seleccionar o completar las conexiones (indicar

las cargas y el método de diseñolas cargas y el método de diseñolas cargas y el método de diseño.las cargas y el método de diseño.

SeSe aceptaacepta conexionesconexiones simplessimples yy conexionesconexiones aa momentomomento yy estasestas últimasúltimas

dd i li l i idi id ( )( ) ll i idi idpuedenpueden serser parcialmenteparcialmente restringidasrestringidas (PR)(PR) oo completamentecompletamente restringidasrestringidas

(FR)(FR)

IVIV -- ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (1/4)ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (1/4)( )( )

No involucran colapso, están asociados a daños locales de la estructura,deterioro o deformación de las componentes y a la comodidad de los ocupantesSi no se las considera en el diseño, pueden dar lugar a costosas reparaciones

1 DEFORMACION EXCESIVA - Apariencia drenaje transferencia de carga a1. DEFORMACION EXCESIVA.- Apariencia, drenaje, transferencia de carga aelementos no estructurales.

2. VIBRACIÓN EXCESIVA.- Actividad en el edificio, equipos mecánicos of t d i t did d d l t f ll d f i i tefecto de viento, comodidad de los ocupantes y fallas de funcionamiento.

3. DAÑO LOCAL EXCESIVO.- Efectos locales de: fluencia, pandeo,deslizamiento de conectores o fracturas o deterioro (corrosión, desgaste)

Los valores límites para verificar la condición de servicio debieran serdeterminados por un equipo: dueño – usuario – arquitecto – ingeniero. Laverificación bajo cargas de servicio pueden considerar solo una fracción de laverificación bajo cargas de servicio pueden considerar solo una fracción de lacarga nominal de diseño (ASCE 7, Minimum Design Loads for Buildings andother Structures)

IVIV -- ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (2/4)ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (2/4)( )( )

1. DEFECTOS DE FABRICACION (curvatura, excentricidad, etc.).- Indicar enplanos si incide en funcionamiento de la estructura.

2. DEFORMACIONES.- Debidas a cargas gravitacionales (peso propio, nieve),efectos térmicos y asentamientos. Límites según uso y funcionamiento, valoresusuales son:

a L/240 en techosa. L/240 en techosb. L/360 en pisosc. 3/8” si hay tabiques frágiles (independiente de L)

3 DISTORSION LATERAL Bajo cargas de servicio y bajo cargas de diseño para3. DISTORSION LATERAL.- Bajo cargas de servicio y bajo cargas de diseño paraevitar colisión. (1/600 ≤ ∆/h ≤ 1/400 y 3/8” para elementos no estructuralesfrágiles)

4. VIBRACIONES (maquinaria, personas, etc.)4. VIBRACIONES (maquinaria, personas, etc.)5. MOVIMIENTO DEBIDO A VIENTO.- La aceleración Media Cuadrática no

debe exceder 21 mili-g (Edificios Comerciales) y 15 mili-g (EdificiosResidenciales) para un viento con período de recurrencia de 10 años).

6. DILATACIONES Y CONTRACCIONES

7. DESLIZAMIENTO DE LAS CONEXIONES

IVIV -- ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (3/4)ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (3/4)DEFORMACIONES ADMISIBLES (Manual ICHA)

Nº Elemento ∆/L Notas VERTICALES 1 2 3 4

Planchas onduladas de techo. Planchas onduladas de techo. Costaneras. Vigas corrientes de piso.

1/120 1/240 1/200 1/300

Carga total. Sobrecarga únicamente.

5 6 7 8

g pVigas que soportan cielos estucados. Porta grúas soldadas o laminadas. Id. remachadas o apernadas. Vigas porta grúas de acero.

1/350 1/450 1/600 1/1000

Efecto de la sobrecarga.

9 10 11

Cerchas, vigas enrejadas. Vigas de equipo vibratorio. (*) Vigas de piso colaborante.

1/700 1/800 1/180

Salvo indicación del fabricanteCon hormigón fresco.

12 13 14

HORIZONTALES Planchas onduladas de muro. Costaneras de muro. C l d i t

1/100 1/100 1/200

Steel Design Guide N ° 3: “Serviceability Design Considerations for Steel Buildings” (2003)

14 15

Columnas de viento.Vigas porta grúa.

1/2001/500

IVIV ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (4/4)ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (4/4)IVIV -- ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (4/4)ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (4/4)

DEFORMACIONES LATERALES (Valores Referenciales)

Cargas Sísmicas en Edificios: ∆M=0,70R∆S ≤ 0,025H

Viento de 10 años retorno: ∆M=0,70R∆S ≤ 0,025Ho 0,75 (Viento 50 años de retorno), ( )

VV -- TIPOS DE CONEXIONES TIPOS DE CONEXIONES

EIK 20K 20EI/LTIPOS DE CONEXIONES

Conexiones Simples (SA)

LKs =

MK=20EI/L

Conexiones Simples (SA)

Conexiones a Momento

Completamente Restringidas (FR) FR

p g

Parcialmente Restringidas (PR) PR

Mpv

LEIKs

2=

0,20Mp

K=2EI/L

0,02

SA

θ0,04

0,20Mpv

MANUAL ICHA MANUAL ICHA –– 2008 (4/5)2008 (4/5)

PARTE 3 PARTE 3 -- ELEMENTOS EN FLEXIONELEMENTOS EN FLEXION

PARTE 4 PARTE 4 -- ELEMENTOS EN COMPRESIONELEMENTOS EN COMPRESION

PARTE 5 PARTE 5 -- ELEMENTOS EN TENSIONELEMENTOS EN TENSION

PARTE 6 PARTE 6 -- CARGAS COMBINADASCARGAS COMBINADAS

PARTE 7 PARTE 7 -- UNIONES CON PERNOSUNIONES CON PERNOS

PARTE 8 PARTE 8 -- UNIONES CON SOLDADURAUNIONES CON SOLDADURA

A 9A 9 S A OS S OS CO C O SS A OS S OS CO C O SPARTE 9 PARTE 9 -- ESTADOS LIMITES DE ELEMENTOS CONECTORESESTADOS LIMITES DE ELEMENTOS CONECTORES

PARTE 10 PARTE 10 -- CONEXIONES SIMPLES CONEXIONES SIMPLES

PARTE 11 PARTE 11 –– CONEXIONES PRCONEXIONES PR

MANUAL ICHAMANUAL ICHA –– 2008 (5/5)2008 (5/5)MANUAL ICHA MANUAL ICHA 2008 (5/5)2008 (5/5)

PARTE 12 PARTE 12 –– CONEXIONES FR CONEXIONES FR

PARTE 13 PARTE 13 –– CONEXIONES DE RIOSTRAS Y ENREJADOSCONEXIONES DE RIOSTRAS Y ENREJADOS

PARTE 14 PARTE 14 –– PLACAS DE APOYO, BASES, ANCLAJES Y TRASLAPOS PLACAS DE APOYO, BASES, ANCLAJES Y TRASLAPOS

PARTE 15PARTE 15 COLGADORES CONSOLAS Y APOYOS DE GRUASCOLGADORES CONSOLAS Y APOYOS DE GRUASPARTE 15 PARTE 15 -- COLGADORES, CONSOLAS Y APOYOS DE GRUASCOLGADORES, CONSOLAS Y APOYOS DE GRUAS

PARTE 16 PARTE 16 -- ESPECIFICACION PARA EDIFICIOS DE ACERO (ESPECIFICACION PARA EDIFICIOS DE ACERO (UPSUPS))

PARTE 17 PARTE 17 -- EJEMPLOS MISCELANEOSEJEMPLOS MISCELANEOS

PARTE 18 PARTE 18 -- DISPOSICIONES SISMICAS DISPOSICIONES SISMICAS

ELEMENTO EN TENSION (1/2)ELEMENTO EN TENSION (1/2)( )( )

R AFRn= AFy

F

Fu

Fy

Rn=A Fy

Tensión Límite E =200.000 MPaTensión Límite

Resistencia Nominal

00.000

Recomendación: L/r ≤ 300

ELEMENTO EN TENSION (2/2)ELEMENTO EN TENSION (2/2)

1) ASD)Resistencia Requerida ≤ Resistencia Admisible

gygygyn

a AFAFAFRLDR 60,0671

==Ω

=Ω

≤+=Tensión Admisible

2) LRFD

tt 67,1ΩΩ

)Resistencia Requerida ≤ Resistencia de Diseño

gygytntu AFAFRLDR ⋅⋅=⋅⋅=⋅≤+= 9,06,12,1 φφ

FACTOR DE CARGA EFECTIVACALIBRACIÓN CON ASD EN LRFD – 1986

(para L/D=3,0)

LRFD: 1,2D+1,6Lγ

ASD: γ (D+L)γ

1 50

1,60

1,30

1,40

1,50

50,160,120,1

=+

= LDL

γ 1,10

1,20

,

L/D,1+

DLγ

1,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

L/D

CRITERIOS COMPARATIVOS (1/4)CRITERIOS COMPARATIVOS (1/4)CRITERIOS COMPARATIVOS (1/4)CRITERIOS COMPARATIVOS (1/4)

ASD ASD LRFDAllowable Stress Design Allowable Strength Design Load and Resistance Factor Design

∑ Φ=≤ RRQλ∑ nσ ∑ RRR

R A F T ió C ió

∑ ⋅Φ=≤⋅i

ndii RRQλ∑ Ω=≤

i

nadi

σσσ ∑ Ω=≤

i

nadi

RRR

Rn = Ag Fy Tracción o Compresión

Rn = An Fu Tracción o Compresióny

admLDi

i

TTT

FΩ

=≤+=∑ σσσσ

Rn = AgFcr Pandeo

Rn = τcr Aw Pandeo Almag

y

g

L

g

D

AT

AT

AT

Ω≤+

Mn = Zx Fy Rotulación Plástica, etc.

CRITERIOS COMPARATIVOS (2/4)CRITERIOS COMPARATIVOS (2/4)

ASDASD LRFDLRFD

1 2D+1 6L ≤ R Φ RD+L ≤ R =R /Ω 1,2D+1,6L ≤ Rd=Φ Rn

1,2MD+1,6ML ≤ Rd=0,9 Rn

D+L ≤ Ra=Rn/Ω

MD+ML ≤ Ma=WFy / 1,67

S*σ ≤ S*0,60Fy

Φ=0,90+Ω D

LL 6,12,1

1 L/D 3,

Ω = 1,67Φ=

+Ω D

DL1 L/D = 3


50,1=ΩSi L/D = 3

φΩ

Ej l Φ 0 90 Ω 1 67Ejemplo: Φ=0,90 Ω = 1,67


LSEGURIDADSEGURIDAD

LDL

+

+=

1

60,120,1γ

D+1

γ

1 50

1,60ASDASD

Mediante el Factor de Mediante el Factor de

1,30

1,40

1,50seguridadseguridadFactor de Seguridad no Factor de Seguridad no depende del tipo de cargadepende del tipo de carga

LRFDLRFD

1,00

1,10

1,20

L/D

LRFDLRFDMediante los factores de Mediante los factores de resistencia y de cargaresistencia y de cargaFactores dependientes del tipo Factores dependientes del tipo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12p pp p

de carga y la combinaciónde carga y la combinación

Factor de Carga Efectiva - Estado de Carga (2)

D.D.--ELEMENTOS EN TENSIONELEMENTOS EN TENSIONRESISTENCIA NOMINALRESISTENCIA NOMINAL

ESTADO LIMITE DE ESTADO LIMITE DE

AFP = AFP =

FLUENCIA ROTURA (FRACTURA)

gyn AFP = eun AFP =

φt=0,90 (LRFD) φt=0,75 (LRFD)

Ωt =1,67 (ASD) Ω t=2,00 (ASD)

ASD: 0,9FyAg ≤ 0,75FuAe A /A > 1 2 F /Fy g u eLRFD: F y A g/1,67 ≤ Fu A e/2

A e /Ag > 1,2 F y /Fu

Recomendación: L/r ≤ 300

Las disposiciones expresadas en Tensiones Admisibles son las mismas de lasdisposiciones ASD-1989 y en términos de Resistencias Nominales son las mismasde las disposiciones LRFD-1999

ESTADO LIMITE DE ROTURAESTADO LIMITE DE ROTURAÁrea Neta Efectiva (PÁrea Neta Efectiva (Pn n = F= Fr r AAe e -- ΦΦ=0,75)=0,75)

Área Bruta Elementos sin perforacionesÁrea Bruta. Elementos sin perforaciones

Área Neta. Elementos c / perforaciones (D=d+1/8”)

(Cochrane,V. H. - 1922)gi i

iin A

gsDBeA 85,0

4

2

≤

−−= ∑

Área Neta Efectiva. Vínculos y geometría de la sección (Shear Lag)

ig

U=L’/L=(L-x)/L)=1-x/LLL’

x

x

(Munse y Chesson - 1963)Sección Crítica

SHEAR LAG (1/2)SHEAR LAG (1/2)SHEAR LAG (1/2)SHEAR LAG (1/2)

SHEAR LAG (2/2)SHEAR LAG (2/2)

SHEAR LAG – D3.1

SHEAR LAG – D3.1 (CONT.)

BLOQUE DE CORTE (1/2)BLOQUE DE CORTE (1/2)Q ( )Q ( )

P Cor

te

PbsTensión

Falla en Tensión y Corte

( ) ( )AFAFUAFAFUR 6060 +≤+= φφ

Falla en Tensión y CorteMunse y Chesson, 1963

( ) ( )gvyntubsnvuntubsn AFAFUAFAFUR 6.06.0 +≤+= φφ(φ = 0,75 – Ω = 2,00) Usar menor valor

BLOQUE DE CORTE (2/2)BLOQUE DE CORTE (2/2)

+= nvu AFMenorAFUR

60,0

+=

gvyntubsn AF

MenorAFUR60,0

Rotura en Tensión + Rotura en Corte(Fluencia en Corte)

Factor de Reducción del Bloque de Corte

U bs =1,0 Tensiones de Tracción Uniforme

U bs =0,5 Tensiones de Tracción No Uniforme

EJEMPLO 1 01 – Bases de Diseño01 Bases de Diseño

x=29

7 a 75 =5254040

TL10x35,7

PD=18 tonPL=50 tonL = 7 m

a) Acero A36 Fy = 2530 Kg/cm2- Fu = 4070 Kg/cm2

b) TL10x35 7 A = 45 4 cm2 e = 12 mm l = 52 5 cmb) TL10x35,7 A g= 45,4 cm - e = 12 mm – l = 52,5 cm

c) Pernos A325N d=3/4” = 0,75 “ - x = 2,9 cm

EJEMPLO 1 EJEMPLO 1 J OJ O02 02 –– Resistencia RequeridaResistencia Requerida

Resistencia requeridaResistencia requerida

LRFD ASD

Pu = 1,2x18 + 1,6x50 = 102 ton Pa = 18+50 = 68 ton

EJEMPLO – 1 J O02 – Resistencia Disponible Fluencia -Rotura

D=d+1/8”=3/4”+1/8”=7/8” =2,22 cm

U=1-x/l=0,945

A n=A g-2De = 45,4 – 2x2,22x1,2 = 40,07 cm2

A e=U A n= 0,945x40,07= 37,9 cm2

E. LIMITE R. NOMINAL R n(kips)

Ra=R n/Ω(ASD - kips)

Rd=Φ R n(LRFD - kips)

1) Fluencia P n=F y A g 115 69 (Ω=1,67) 103 (Φ=0,9)

2) R t P F A 154 77 (Ω 2 00) 116 (Φ 0 75)2) Rotura P n=F u A e 154 77 (Ω=2,00) 116 (Φ=0,75)

En ambos casos controla el Estado Límite de Fluencia

EJEMPLO – 1EJEMPLO 1 02 – Resistencia Disponible Bloque de Corte

9=17

1

525+40=565

200-

29

A gv =56,5x1,2=67,8 cm2

A nv =Agv-7,5xDxe=67,8-7,5x2,22x1,2=47,82 cm2A nv Agv 7,5xDxe 67,8 7,5x2,22x1,2 47,82 cmAgt =17,1x1,2=20.52 cm2

Ant =Agt-De/2=20,52-2,22x1,2/2=19,19 cm2

EJEMPLO – 103 – Bloque de Corte Resistencia Nominal

a) ROTURA EN TENSION A n t=A gt -De/2 (cm2)

F u A nt =(t-m)

78

A =A 7 5De 0 6 F A =b) ROTURA EN CORTE A n v=A gv-7,5De(cm2)

0,6 F u A nv =(t-m)

117

A 0,6 F A =c) FLUENCIA EN CORTE A gv (cm2)

0,6 F y A gv (t-m)

103

Controla (a) Rotura en Tensión+(b) Fluencia en Corte

R n= F u A n t + 0,6 F y A gv =78+103=181 t-m

Controla (a) Rotura en Tensión+(b) Fluencia en Corte

Un ángulo

EJEMPLO – 104 - Bloque de Corte Admisible y de Diseño

METODOMETODO 2R2R Ω Ω ΦΦ RR RRMETODOMETODO 2R 2R n Ω Ω −− ΦΦ RRa –– RRd

ASDASD 362362 2,002,00 181181LRFDLRFD 362362 0 750 75 272272LRFDLRFD 362362 0,750,75 272272

Dos ángulos

EJEMPLO – 105 Resumen

METODO TENSION BL CORTEMETODO TENSION BL. CORTE

ASD 69 > 68 Ok 181

LRFD 103 > 102 Ok 272

El modo de falla que controla es la falla en fluencia por tracción

EJEMPLO – 106 T bl F ll T ió06 Tablas-Falla en Tensión

ASD

2(59,30)=118,6

LRFD

2(89,10)=178,2

¡Controla Fluencia!

EJEMPLO – 107 Uso de Tablas

x=0,93

07 Uso de Tablas Bloque de Corte Rotura Tensión

3 a 3 =9” 2”

Rotura Tensión 2L3x3x1/2

ASD

2(58,00)=116,0 kips /in.

LRFD

2(87,00)=174,0 kips /in.

EJEMPLO – 108 Tablas - Bloque de Corte L08 Tablas - Bloque de Corte

Corte (Fluencia-Rotura)Leh

Lev

Lev=2,00”

Leh=2,07”

ASDASD

2(119,00)=238,0 kips /in.

LRFDLRFD

2(178,00)=356,0 kips /in.

EJEMPLO – 19 C i09 Resumen Comparativo

METODO TENSION BL. CORTE

69ASD

69181

77

LRFD103

272116116

EJEMPLO EJEMPLO –– 220101 –– Bases de DiseñoBases de Diseño01 01 Bases de DiseñoBases de Diseño

W8ASTM A992T =13 tonTD=13 ton TL=40 ton L=7,6 m

02 – Resistencias requeridasD=3/4”+1/8”=2,22 cm

5151

EJEMPLO - 202 - Propiedades y Resistencias Nominales

03.- Propiedades del Acero y Sección (Tabla 1-1, Secciones W) W8x21 ASTM A992 Fy = 3500 kg/cm2 Fu= 4570 kg/cm2

Ag = 39.7 cm2 b f = 134 mm t f = 10.2 mm d = 210 mm

r y = 3.20 cm y = 2.11cm (para WT4 x 10,5)

Pn= F y Ag=(3500)(39.7 cm2)/1000=139 ton

04.- Área Neta Efectiva.-1) Tabla D3.1 - Caso 7. U=0.85 , para: bf = 134 mm - d = 210 mm (bf < 2d/3)

2) Tabla D3.1 – Caso 2. De: U=1-y/L=1-2.11/22.5=0,906 Usar U=0,906

An = Ag – 4× D × tf = 39.7 – 4×2,22×1.02 = 30.6cm2

Ae = An U = 30.6 x 0.906 = 27.8 cm2 Ae/A=27,8/39,7=0.7<0.85

Pn= F u A e=127ton

EJEMPLO – 2J O03 – Tablas de Desfase del Corte (Shear Lag)

EJEMPLO – 204 - Verificación Capacidad – Demanda y Esbeltez Máxima

05 - Verificación de Resistencias Disponibles -

LRFD ASD

05.- Verificación de Resistencias Disponibles.-

Fluencia: Φt=0,90Φt Pn=0,90(139ton)=125 ton > 79.6 ton

Fluencia: Ωt =1,67Pn/Ω=(139ton)/1,67=83.2 ton > 53 ton

Rotura: Φt=0,75Φt Pn=0,75(127ton)=95.3 ton > 79.6 ton

Rotura: Ωt =2,00Pn/Ω=(127ton)/2,00=63.5 ton > 53 ton

Controla la ruptura en el área neta efectiva

06 V ifi ió Lí it d E b lt ( d d )06.-Verificación Límite de Esbeltez (recomendado)

L/r = (7.26/3.2)*100=238 < 300 OK

EJEMPLO – 301 – Datos y Demanda

L10,7x 17,8

ASTM A36TD=9,1 ton

40

L10,7x 17,8

3 a 75 =225TD 9,1 ton TL=27,3 ton L= 7,6 ml= 22,5 cm

Pernos de 3/4 “Perforaciones

¿A partir de que largo el elemento no satisface el límite de esbeltez?

estándar D=d+1/8 “ =2,2 cm

02.- Resistencia Requeridas

LRFD ASDLRFD ASD

P u=1,2(9,1 )+1,6(27,3 ) = 54,6 ton P a= 9,1+27,3 = 36,4 ton

EJEMPLO – 3

03.- Propiedades del Acero y Sección L10,7x16,8 ASTM A36 Fy=2530Kg/cm2 Fu=4070 Kg/cm2

Ag = 22,7 cm2 r x = 3,02 cm x = y = 2,9 cm t=12 mm

Pn= F y Ag=(2,53 t/cm2)(22,7cm2)=57,4 ton

04.- Área Neta Efectiva.-1) Conservador U=0,80 para 4 o mas conectores por línea en dirección esfuerzo

2) Según Expresión: U=1-y/L=1-2,9/22,5=0,87 Usar U=0,87

A n=Ag- D x t=22,7-2,2x1,2=20,06 cm2

Ae =A n U=20,06x0,87=17,45 cm2 Pn= F u Ae=(4,07 ton/cm2)(17,45 cm2)=71 ton

EJEMPLO – 3

05 - Verificación de Resistencia y Esbeltez -

LRFD ASD

05.- Verificación de Resistencia y Esbeltez.-

Fluencia: Φt=0,90Φt Pn=0,90(57 ton)=51, 3 ton > 54,6 ton

(7%)

Fluencia: Ωt=1,67Pn/Ω=(57 ton)/1,67=34,1 ton > 36,4 ton

(+7%)( ) ( )

Rotura: Φt=0,75Φt Pn=0,75(71 ton )=53,3 ton > 54,6 ton

(3%)

Rotura: Ωt=2,00Pn/Ω=(71 ton)/2,00 = 35,5 ton > 36,4 ton

(3%)(3%) (3%)

Largo máximo recomendado: L max = 300rx = (300)(0,0302 cm) = 9,1 m

EJEMPLO – 401 – Bases de Diseño -Demanda

01.- Propiedades para el Diseño p p

ASTM A992 Fy= 3500 Kg/cm2 – Fu=4570TD=18,2 ton TL= 54,6 ton L 9 2 l 40L= 9,2 m - l soldad=40 cm

02 R i i R idVerifique el elemento suponiendo que la placa gusset cumple satisfactoriamente

02.- Resistencias Requeridas

LRFD ASD

P u=1,2(18,2 ton)+1,6(54,6 ton)P u = 109,2 ton

P a= 18,2 ton+54,6 tonP a=72,8 ton

EJEMPLO – 4EJEMPLO – 42 - Propiedades para el Diseño, Resistencias Nominales

03.- Propiedades del Acero y Sección WT6x20 ASTM A992 Fy=3500 Kg/cm2 Fu=4570 Kg/cm2

y g u g

Ag = 37,7 cm2 - d= 152 mm - r x = 3,99 cm y = 2,77

Pn= F y Ag=(3,5)(37,7 cm2)=132 tony g

04.- Área Neta Efectiva.-Solo Expresión: U=1-y/l=1-2,77/40=0,93 (pues la tabla es muy conservadora)

A n=Ag = 37,7 cm2

Ae=A n U=0,932x37,7=35,1 cm2 Pn= F u Ae=(4,57 ton/cm2)(35,1 cm2)=160 ton

EJEMPLO – 4EJEMPLO 43 - Verificaciones

0 ifi ió d i i b l05.- Verificación de Resistencia y Esbeltez.-

LRFD ASD

Fluencia: Φt=0,90 Fluencia: Ωt=1,67Fluencia: Φt 0,90Φt Pn=0,90(132 ton)=119 ton > 109 ton

Fluencia: Ωt 1,67Pn/Ωt=(132 ton)/1,67=79 ton > 73 ton

Rotura: Φt=0 75 Rotura: Ω =2 00Rotura: Φt=0,75Φt Pn=0,75(160 ton)=120 ton > 109 ton

Rotura: Ωt=2,00Pn/Ωt=(160 ton)/2,00=80 ton > 73 ton

L/r = (920 /3,99) = 231 < 300 OK

Documents

10ICHA08