Ing. Luis Garza - Titulo f.3 Eac Cali

NSR -09TITULO F.3

EAC 2009 15/10/09ASOCIACION COLOMBIANA DE

INGENIERIA SISMICA

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ASOCIACION COLOMBIANA DE INGENIERIA SISMICA


TÍTULO F

ESTRUCTURAS METÁLICAS


CAPITULO F.3Provisiones Sísmicas Para

Estructuras de Acero con Perfiles Laminados, Armados y Tubería

Estructural

NSR-98 basado en AISC LRFD 1992NSR-09 basado en AISC 2010

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F.3.1 – REQUISITOS GENERALES

• F.3.1.1- Alcance• F.3.1.2- Definiciones• F.3.1.3- Simbología• F.3.1.4- Materiales

1. Materiales• A53• A992• A1011


Propiedades para eterminacion de la resistenciarequerida de miembros y conexiones

Fluencia esperada = Ry FyResistencia esperada = Rt Fu

Fy = fluencia esperada mínimaFu = resistencia esperada mínima

Ry y Rt basados en análisis estadísticos de datosde los productores

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Ejemplo: Riostra DES y conexion

Diseño de riostra:

Resistencia de diseño con Fy min y fuerzasdel análisis elástico

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Resistencia de diseño de la conexion con Ry Fy Ag

Ry Fy Ag



Placa de conexion:

Calcular su resistencia de diseño con Fy yFu min de la placa

Ry Fy Ag

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Tornillos:

Calcular la resistencia de diseño con Fumin del tornillo

Ry Fy Ag



Rotura en el area neta y rotura por bloquede cortante en la riostra:

Calcular la resistencia de diseño con la fluencia esperada, RyFy y la resistenciaesperada, Rt Fu de la riostra.

Ry Fy Ag

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REQUISITOS SOLDADURA


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F.3.1.5 – PLANOS Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Generales

• Designación del sistema de resistencia a carga sísmica.• Designación de los miembros y conexiones que hacen

parte del sistema de resistencia a carga sísmica.• Localización y dimensiones de las zonas protegidas. • Detalles de conexión entre el diafragma y los elementos de

acero en el sistema de resistencia sísmico.• Planos de taller y montaje no indicados en el numeral

F.3.9.1.


F.3.1.5 – PLANOS Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Estructuras de Acero

• Configuración de las conexiones. • Especificaciones y tamaños del material de conexión.• Localización de soldaduras de demanda crítica.• Ubicación de placas de unión que deben ser detalladas para permitir rotaciones inelásticas.• Localización de placas de conexión que requieran tenacidad Charpy de acuerdo con la sección F.3.1.4.3.• Temperatura de servicio mínima esperada de la estructura de acero, si la estructura no fuera recubierta y mantenida a

una temperatura de 10° C ó mayor.• Localización donde las platinas de respaldo deben ser removidas.• Localización donde se requieren filetes de soldadura suplementarios cuando pueda dejarse instalada la platina de

respaldo.• Ubicación donde se deben utilizar filetes de soldadura para reforzar soldaduras a tope para mejorar la geometría de la

conexión.• Localización donde deben removerse las extensiones de soldadura.• Localización de los empalmes en los que se requieren transiciones graduales.• La geometría de los agujeros de acceso de soldadura, en caso de que estos sean especiales.• Juntas o grupos de juntas en los que se requiera un orden especifico de ensamble, secuencia de soldadura, técnica de

soldadura u otras precauciones especiales.

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F.3.1.5 – PLANOS Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESTRUCTURALConstruccion Compuesta

• Ubicación del acero de refuerzo, cortes, traslapos y empalmes mecánicos, ganchos y anclajes mecánicos, estribos y otros refuerzos transversales.

• Requisitos para cambio de dimensiones que resulten de cambios de temperatura y contracción.

• Localización, magnitud y secuencia de cualquier presforzado o postensionado que se aplique.

• Localización de anclajes de acero con cabeza y anclajes con acero de refuerzo soldado.


F.3.2- REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO

• F.3.2.1 – REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO SÍSMICO– Zonas de amenaza sísmica– Capacidad de disipación de energía

• F.3.2.2 - CARGAS, COMBINACIONES DE CARGA Y RESISTENCIA REQUERIDA

P.ej: Placas Base

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Carga sismica amplificadaFu

erza

late

rals

ism

ica

Deformacion lateral

Fs

Ωo Fs

ΩoQe, es una aproximacion a la resistencia lateral plástica por:

Factores de resistenciaFy mayor y endurecimiento por deformacionTamaño de miembros gobernado por derivas o deflexionesMiembros mayores por construcciónResiste más que la primera plastificacion


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F.3.3- ANALISIS• ACERO: Secciones Elásticas• COMPUESTAS: Secciones Fisuradas• DERIVAS: 0.7E

F.3.4 - REQUISITOS GENERALES DE DISEÑO– Miembros de ductilidad alta– Miembros de ductilidad baja

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ZONAS PROTEGIDAS

ZonasProtegidas

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• F.3.4.2 – CONEXIONES– Juntas pernadas :

• Tornillos alta resistencia: A325 y A490

• Totalmente tensionados

• Superficie clase A, excepto Placas de Extremo

• Perforaciones estándar o cortas perpendiculares

• Aplastamiento deslizamiento crítico: 2.4dpFu

• No sumar pernos y soldadura para la misma fuerza y sus componentes


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Comportamiento de conexión pretensada


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Fig. C-I-7.1a. Desirable details that avoid shared forces between welds and bolts.

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Uniones de Columnas


Pu - union

Mu - union

Vu - unionCargas últimas

Carga Amplificada

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Soldadura de penetracion parcialConcentracion de esfuerzos: punto de iniciacion de rotura

Diseñar parar200 % de resistenciarequerida

( PJP no se permiten para DES ni DMO


1.2m min

Para soldaduras de penetracion Parcial o filetes

1.2 m min

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Debe biselarse por AWS D.1.1


F.3.5 - PORTICOS RESISTENTES A MOMENTO (PRM)

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CAMBIOS MAS IMPORTANTES

Calificar conexiones PRM Sistemas Mixtos Nuevos SRS:

• Armaduras Especiales•Riostras de Pandeo Restringido•Pantallas de Acero


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Condiciones para poder utilizar conexiones PRM

1. La conexion debe ser capaz de soportar lassiguientes derivas, en ensayos cíclicos:

2. La resistencia a flexion mínima de la viga,medidaen la cara de la columna, debe ser 0.80 Mp para la deriva especificada

SISTEMA DERIVA PRM-DES 0.04 PRM-DMO 0.02 PRM-DMI ----

Ejemplo:

-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

Interstory Drift Angle (rad)

Bea

mM

omen

tatF

ace

ofC

olum

n(in

-kip

s)

0.8 Mp

- 0.8 Mp

M0.04 ≥0.8 Mp

M0.04 ≥0.8 Mp

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CONEXIONES PRECALIFICADAS AISC

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CONEXIONES EN COLOMBIA



CONEXIONES EN COLOMBIA

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CONEXION SIN REFUERZOS

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HISTORIA DE DESPLAZAMIENTO

-10

-5

0

5

10

CONEXION SIN REFUERZOS



CONEXION REFORZADA

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ENSAYO CÍCLICO DE CALIFICACIÓN• Resultados del ensayo.

Ciclo 32 con Ciclo 32 con θθ = 0.05 = 0.05 radrad..



COMPARACION DE CONEXIONES

-600000

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

-6 -4 -2 0 2 4 6θ (rad %)

Mom

ento

(kN

-mm

)

MprMp0.80Mp

-600

-400

-200

0

200

400

600

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

ROTACIÓN (%)

MO

MEN

TO

(103

kN-m

m)

Mpe

Mp

Mpe

Mp

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y = 0.2504xR² = 0.9235

-0.01

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

-0.01 -0.008 -0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

Rotación de viga en la conexión, rad

Rot

ació

nde

colu

mna

enla

cone

xión

,rad

y=x

Zona de mayores tensiones

Tensión máxima


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-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Rotación, rad x 10-5

Mom

ento

,kN

m

-300

-200

-100

0

100

200

300

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo, s

Des

plaz

amie

nto

dele

xtre

mo

dela

viga

,mm




• Cerchas dúctiles PCD•Riostras de Pandeo Restringido PAPR•Muros de Acero MCA•Columnas en Voladizo PCV-DMI y DES

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SISTEMAS MIXTOSAcero Estructural Compuesto o

Combinado con Concreto Reforzado.• PRMC-DMI• PRMC-DMO• PRMC-DES• PRMC-PR• PACC-DMI• PACC-DES• PAEC• MCC-DMI• MCC-DES• MCAC


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• Pórticos de Cerchas Dúctiles PCD•Riostras de Pandeo Restringido PAPR•Muros de Cortante de placa de acero MCA•Columnas en Voladizo SCV-DMI y DES

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Convencional de Alma Abierta

Dúctil con Diagonales X

Dúctil tipoVierendeel


Pushover VierendeelPaso 0 (Estado no deformado)Paso 0 (Estado no deformado)

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Paso 1 (Formación de las primeras rótulas)Paso 1 (Formación de las primeras rótulas)


Paso 2 (rótulas plásticas en todos los Paso 2 (rótulas plásticas en todos los segmentos especiales)segmentos especiales)

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Paso 3 (primeras rotulas en la base de las Paso 3 (primeras rotulas en la base de las columnas)columnas)


Paso Paso 55 (todas las columnas se plastifican (todas las columnas se plastifican en la base)en la base)

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Paso Paso 88 (Variación de los niveles de (Variación de los niveles de plastificación)plastificación)


Estado finalEstado final (deriva máxima del 4%, nivel (deriva máxima del 4%, nivel máximo de plastificación)máximo de plastificación)

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Porticos Arriostrados con Riostras Pandeo RestringidoPAPR


AA

Seccion A-A

Nucleo de acero

Material despegador

Forro

Camisa de aceroMortero

Riostra de Pandeo Restringido

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Riostra Convencional bajo carga axial cíclica

PPy

P

• Fluye a tension (Dúctil)

• Pandea a compresion(No dúctil)

• Resistencias a tension y compresion muydiferentesPCR

δ

δ


PPy

P

PCR

Py

• Fluye a tension (ductil)• Fluye a compresion (ductil)• Resistencia a tension y

compresion similar (algomás a compresion)

δ

δ

Riostra Restringida bajo carga axial cíclica

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Hacer ensayos de calificacion

Cmax

Tmax

-2Δbm 2Δbm


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Muros de Cortante de

AceroMCA


Mecanismo dúctil

Pandeo por cortante

Desarrollo de diagonales Flexion del portico

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ENSAYOS

Astaneh-Asland Zhao


ASOCIACION COLOMBIANA DE INGENIERIA SISMICACourtesy of Takanaka

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Columnas en VoladizoSCV-DMI y DES

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