Curso especializado de Estructuras Metálicas
DISEÑO
DE ESTRUCTURAS EN ACERO
Módulo teórico
Prof. Gabrielle Romero
CÓDIGOS DE DISEÑO
 ANSI/AISC 360 “Specification for Structural Steel Buildings”
 ANSI/AISC 341 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”
 ANSI/AISC 358 “Prequalified Connections for Special and Intermediate
Steel Moment Frames for Seismic Applications”
FILOSOFÍA PARA EL DISEÑO
Limitar mecanismos frágiles (fractura o inestabilidad) y propiciar
mecanismos dúctiles (cedencia).
FILOSOFÍA PARA EL DISEÑO
•
Elegir los miembros (“Fusibles”) que entrarán en cedencia durante un evento externo, por
ejemplo:
- Vigas en pórticos resistentes a momento.
- Arriostramientos en pórticos con arriostramientos concéntricos
- Eslabones en pórticos con arriostramientos excéntricos, entre otros.
•
•
•
•
Los miembros “Fusibles” deben ser diseñados y detallados para desarrollar considerables
deformaciones inelásticas previo a la ocurrencia de lafractura.
Diseñar el resto de miembros del sistema secundario para que incursionen en el dominio
plástico.
Las conexiones de los miembros “Fusibles” deben ser diseñadas en función a la capacidad
inelástica esperada de los mismos.
Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente deben ser diseñadas para
las fuerzas que se producen al presentarse las fallas dúctiles (Rótulas plásticas) esperadas
en los “Fusibles”.
FILOSOFÍA PARA EL DISEÑO
Miembros fusibles – Mecanismos de cedencia
CURVAS HISTERETICAS
En las curvas de histéresis se muestra la diferencia entre el
comportamiento dúctil (a) y un comportamiento menos dúctil(b).
ROTULAS PLÁSTICAS
Mecanismo de cedencia – rotula plástica
ROTULAS PLÁSTICAS
Lo usual es que esta plastificación se presente en las vigas, a una
distancia prudencial a partir de la cara de la columna.
PANDEO LOCAL
Salvo que sea una consideración de
diseño, las rótulas plásticas no deben
aparecer en los extremos de las
columnas que conectan con otros nodos
del entrepiso.
ZONAS PROTEGIDAS
ZONAS PROTEGIDAS
Zonas Protegidas
Son porciones del sistema resistente al sismo que se
designan como zonas protegidas, en las cuales:
•
•
•
No se permite la colocación de conectores de corte
soldados.
No se permite la colocación de accesorios que
penetren el ala de la viga, ni colocar accesorios
para ángulos de borde, soporte de fachadas,
tabiques, tuberías, entre otros.
Cualquier daño o alteración en estas zonas por
operaciones de fabricación o montaje debe ser
reparadas (por ejemplo: puntos de soldadura, ayudas
de montaje).
CLASIFICACIÓN DE SECCIONES
El pandeo local de los miembros puede afectar
considerablemente tanto la resistencia como la ductilidad del
miembro.
Los miembros del sistema resistente al sismo que se espera
proporcionen una capacidad de deformación inelástica significativa
deben satisfacer estrictas relaciones límites de ancho-espesor que
permitan desarrollar una adecuada ductilidad antes del pandeo local
del miembro. (Condiciones para miembros de elevadas ductilidad)
El resto de los miembros del sistema resistente a sismos serán
considerados como miembros de moderada ductilidad.
CLASIFICACIÓN DE PÓRTICOS (ASCE)
PÓRTICOS ESPECIALES A MOMENTO “SMF”
Representan el sistema aparentemente “más
simple” de diseñar y construir, sin embargo, puede
ser muy engañoso, ya que el desempeño depende
de la capacidad de rotación inelástica de las
conexiones en sus nodos.
PÓRTICOS ESPECIALES A MOMENTO “SMF”
Para
entender
correctamente
el
comportamiento inelástico de los sistemas
aporticados es fundamental:
 Elegir los miembros fusibles (ubicación de
rótulas plásticas)
 Los miembros fusibles deben soportar
GRANDES deformaciones inelásticas
antes del pandeo o fractura.
 El resto de los miembros (columnas)
deben ser diseñados con aún más
resistencia, deben ser más fuertes y evitar
generación de rótulas plásticas.
PÓRTICOS ESPECIALES A MOMENTO “SMF”
Zonas de posible ocurrencia de las rótulas plásticas en una junta viga-columna.
PÓRTICOS ESPECIALES A MOMENTO “SMF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
Versátiles y muy utilizados para controlar
desplazamientos elevados en estructuras que están
sometidas a cargas laterales. Trabajan más para un
rango elástico.
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
Análisis del comportamiento de los pórticos rigidizados con diagonales concéntricas
ante cargas laterales, bien sea, sismo y/o viento.
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
Tratar de distribuir los arriostres de forma regular y concéntrica, de manera que no
todas estén sometidas a las mismas fuerzas durante el movimiento.
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE
“OCBF” & “SCBF”
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Este tipo de sistema arroja muy buenos resultados a nivel de ductilidad, logrando
desarrollar hasta un factor R=10 en algunos casos.
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Lo que hace interesante a este tipo
de pórtico es el elemento de unión o
excentricidad conocida como “link”.
Este tipo de sistemas puede
entenderse como un híbrido entre
SMF y CBF el cual trabajará como
una mezcla entre pórtico a momento
y pórtico rigidizado.
Es importante resaltar que la
ductilidad se desarrolla gracias al
elevado comportamiento inelástico
del “link” (elevada ductilidad)
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Algunos casos típicos de sistemas
EBF
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Viga eslabón en un extremo
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Algunos ejemplos aplicado en edificaciones Sismorresistentes
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Capacidad inelástica de los sistemas EBF
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Capacidad inelástica de los sistemas EBF
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
Capacidad inelástica de los sistemas EBF
PÓRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE
“EBF”
ENSAYO DE VIGA “LINK”
MECANISMOS DE DISIPACIÓN POR TIPO DE PÓRTICO