9-diseÑo sismorresistente en acero

VIII DIPLOMADO INGENIERVIII DIPLOMADO INGENIERÍÍA ESTRUCTURALA ESTRUCTURAL

LIMALIMA--PERU, ABRILPERU, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

Ing. Eduardo NuIng. Eduardo Nuññez C.ez C.

9. DISE9. DISEÑÑO SISMORRESISTENTE O SISMORRESISTENTE

EN ACEROEN ACERO

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

1.

Normas y Códigos aplicables.

2.

Filosofía de Diseño.

3.

Casos y Combinaciones de carga.

4.

Definición de la Acción Sísmica.

5.

Sistemas Estructurales.

5.1 SMF y STMF.

5.2 SCBF y BRBF.

5.3 EBF.

CONTENIDOCONTENIDO

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1. NORMAS Y C1. NORMAS Y CÓÓDIGOSDIGOS

•ANSI/AISC 360-05 “Specification for Structural Steel Buildings”

•ANSI/AISC 341-05 “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”

•ANSI/AISC 358-05 “Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications”

•AISC LRFD-99 “Load Resistance Factor Design”

•AISC ASD-01 “Allowable Stress Design”

•AISC –

“Steel Design Guide (Second Edition)”

•SEI/ASCE 7-02: “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”

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1. NORMAS Y C1. NORMAS Y CÓÓDIGOSDIGOS

•FEMA 350Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings

•FEMA 351Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria forExisting Welded Steel Moment-Frame Buildings

•FEMA 352Recommended Post earthquake Evaluation and Repair Criteria forWelded Steel Moment-Frame Buildings

•FEMA 353Recommended Specifications and Quality Assurance Guidelinesfor Steel Moment-Frame Construction for Seismic Applications

•Establecer un Diseño Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frágiles y propiciar Mecanismos Dúctiles.

•Elegir y establecer el patrón de falla adecuado de los elementos “Fusibles”

que entrarán en cedencia durante un evento sísmico.

•Los elementos “Fusibles”

deben ser capaces de desarrollar incursiones inelásticas significativas y de disipar energía durante un evento sísmico.

•Diseñar el resto de los elementos del sistema resistente a sismo con la condición de que permanezcan en el rango elástico al presentarse las fallas dúctiles (Rótulas plásticas) esperadas en los “Fusibles”.

•Las Conexiones de los elementos “Fusibles”

deben ser diseñadas en función a la capacidad inelástica esperada de los mismos.

•Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente

a sismo deben ser diseñadas para las fuerzas que se producen al presentarse las fallas dúctiles (Rótulas plásticas) esperadas en los “Fusibles”.

2. FILOSOF2. FILOSOFÍÍA DE DISEA DE DISEÑÑOO

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(a) (b)

(a)

Comportamiento más Dúctil

(b)

Comportamiento menos Dúctil

3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA3. CASOS Y COMBINACIONES DE CARGA

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FACTORES DE SOBRE-RESISTENCIA

ESFUERZOS ESPERADOS

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SITUACION λ λps λp λr Flexión en alas de secciones doble T

laminadas f

f

t2b

y30.0 γ y38.0 γ y0.1 γ

Almas de secciones doble T en flexión wt

h y45.2 γ y76.3 γ y70.5 γ

Alas de perfiles angulares aislados,

o dobles con separadores

tb y30.0 γ NA y45.0 γ

Alas de secciones HSS rectangulares t

h y64.0 γ y12.1 γ y40.1 γ

Tubos redondos en compresión t

D yF/E044.0 NA yF/E11.0

Tubos redondos en flexión t

D yF/E044.0 yF/E07.0 yF/E31.0

Donde: y

y FE

=γ

4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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Aceleración del Terreno

Masa del Edificio: m

Aceleración del Edificio

4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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F = ma

Fuerzas Inerciales debidas a la masa de la Edificación

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H

HDuctility = Inelastic Deformation

4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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HH

Δyield Δfailure

Ductility Factor μ

=Δfailure

Δyield

4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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Sistema de un grado de libertad

T

Sa

Saj

Tj

üg máx

T

Sv Svj

Tj

üT

(t)

t

üT

(t)máx

ů(t)

tů

(t)máx

T

Sd Sdj

Tj

Registro fuente Histogramas de respuestas Valores espectrales

t

u(t)u (t)máx

t

üg

(t)máx

m

k, ωjTj

, ξ

uT

(t)

u (t)

ug

(t)

4. DEFINICI4. DEFINICIÓÓN DE ACCIN DE ACCIÓÓN SN SÍÍMICAMICA

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0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

Ace

lera

ción

Esp

ectra

l no

rmal

izad

a Ad/A

0

Período T (s)

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δxe

= Deriva para fuerzas de diseño.

R = Factor de reducción de respuesta.

Rd

= Factor de reducción de ductilidad.

Ω0

= Factor de sobre resistencia

δx

= Deriva de diseño.

Cd

= Coeficiente de amplificación de desplazamiento.

Cd

= 0.8R (COVENIN 1756:2001)

V = Corte basal para las fuerzas de diseño.

Respuesta elástica de la estructura

Resistencia

cedente

total

Nivel de fuerza de diseño

Rd

R

Ω0

Rotulas progresivas

Desplazamiento lateral (Deriva)

Fuer

za la

tera

l sís

mic

a V

δxe δx δ'xe

V

VY

V’E

Cd

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5. SISTEMAS ESTRUCTURALES5. SISTEMAS ESTRUCTURALES

5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO

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Sistema aporticado MRF

Sistemas estructurales constituidos por pórticos a momento. Capaces de resistir la totalidad de las fuerzas sísmicas mediante deformaciones debidas a la flexión y corte de las vigas y columnas. Ejes de las columnas continuos hasta la fundación.

Sistema aporticado de acero

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5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO5.1 SISTEMAS RESISTENTE A MOMENTO

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Clasificación según su nivel de Desempeño sismorresistente.

Special Moment Frames (SMF). Pórticos Especiales a Momento. Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelásticas Significativas,de manera estable.

Intermediate Moment Frames (IMF). Pórticos Intermedios a Momento. Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelásticas Moderadas, demanera estable.

Ordinary Moment Frames (OMF). Pórticos Intermedios a Momento. Sistemas con una capacidad inelástica muy Limitada. Su desempeñoesta basado en el rango elástico

5.1 SISTEMA RESISTENTE A MOMENTO5.1 SISTEMA RESISTENTE A MOMENTO

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

a) Limitaciones en Vigas. (9.4 AISC Seismic Provisions )

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

b) Limitaciones en Columnas. (9.4 AISC Seismic Provisions )

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

c) Arriostramiento lateral de vigas. (9.8 AISC Seismic Provisions )

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

d) Planchas de continuidad. (9.5 AISC Seismic Provisions )

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

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e) Relación de Momentos Columna-Viga (9.6 AISC Seismic Provisions )

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

Relación entre columnas y vigas

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

Relación entre columnas y vigas

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

f) Conexiones Viga-Columna (9.2 AISC Seismic Provisions )

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

g) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

g.1) Distribución de Fuerzas en la Zona del Panel (Junta Viga- Columna)

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

h.1) Diseño de la Zona del Panel (Junta Viga-Columna)

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

h.2) Definición de Rv

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

h.3) Parámetros de la zona del panel

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

h.4) Incorporación de planchas de refuerzo en alma de columna

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5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):5.1 SPECIAL MOMENT FRAMES (SMF):

h) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic

Provisions

)

h.4) Incorporación de planchas de refuerzo en alma de columna

DISEDISEÑÑO ESTRUCTURAL EN ACEROO ESTRUCTURAL EN ACERODIPLOMADO EN INGENIERDIPLOMADO EN INGENIERÍÍA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRILA ESTRUCTURAL. LIMA, ABRIL--MAYO 2010MAYO 2010

5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):

. Existen 2 zonas potenciales: la zona central, llamada “especial”, en la que los elementos se consideran fusibles y la zona externa, llamada “no especial”, donde los elementos no requieren entrar en rango inelástico.

. Tiene una deformada igual al EBF.

. La zona central debe ser simétrica y con arriostramiento en X.

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5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):

. Límites geométricos:

L<20m

d<2m

0.1<Ls/L<0.5

2/3<Lp/d<3/2

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5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):5.1 SPECIAL TRUST MOMENT FRAME (STMF):