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NDICE
PRESENTACIN .............................................................................................................. 2 TRES PLDORAS DE CONTENIDOS DEL MSTER ....................................................... 3 1) CLCULO DE SOLDADURAS .................................................................................. 3
1.1 Clculo manual aplicando la teora bsica de resistencia de materiales ...................4
1.2 Resolucin de un ejemplo con el editor de uniones del programa CYPE3D .............8
2) PILARES MIXTOS: DISEO Y COMPARATIVA ..................................................... 11
2.1 Clculo manual de un pilar mixto ............................................................................ 12
2.2 Comparativa con CYPE3D ..................................................................................... 13
2.3 Mediciones y costes ............................................................................................... 15
3) ESTRUCTURAS DE ACERO CON ACCIN SSMICA ............................................ 16
3.1 Diseo de prticos especiales a momento .............................................................. 22
3.2 Diseo de conexiones precalificadas a momento (SMF & IMF) .............................. 27
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
PRESENTACIN
El director del Mster, Ing. Carles Romea, aprovecha la ocasin para dirigirse a ustedes,
comentarles el objetivo del Mster y el planteamiento de este documento.
Video: Mensaje del director del Mster
Para ms informacin
http://www.e-zigurat.com/master-estructuras-metalicas/
http://www.e-zigurat.com/master-estructuras-metalicas/http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/presentacion/presentacion.html
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TRES PLDORAS PARA EMPEZAR EL MSTER
1) CLCULO DE SOLDADURAS
Les presentamos el clculo de una conexin soldada entre viga y pilar, con soldaduras en
ngulo, con un doble objetivo:
1. Comprender el clculo manual aplicando exclusivamente la teora bsica de
resistencia de materiales.
2. Conocer las prestaciones del CYPE3D, que nos permita disear con rapidez y
obtener planos y listados de clculo.
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1.1 CLCULO MANUAL APLICANDO LA TEORA BSICA DE RESISTENCIA
DE MATERIALES
El ejemplo propuesto consiste en la unin de una viga en doble T a una placa frontal.
Programa PTC Mathcad Prime 3.1: Se resuelve el ejemplo con este programa que tiene
una versin gratuita, disponible en el siguiente enlace:
http://es.ptc.com/product/mathcad/download-free-trial
El proceso de clculo, los explicamos detalladamente en el siguiente tutorial:
Video 1.1 Clculo de soldadura
http://es.ptc.com/product/mathcad/download-free-trialhttps://www.youtube.com/watch?v=ebRhP-zeqkshttps://youtu.be/ebRhP-zeqks?list=PL27cz9vasj4RP7JtOEKuq-TabwfjGzmR4
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A modo de resumen de lo explicado en el video, el procedimiento es el siguiente:
Paso 1: Identificar la geometra de la unin y el esfuerzo F aplicado con una
excentricidad e. Fijmonos en la nomenclatura utilizada para la identificacin de los
distintos cordones. Los cordones tipo 1 y tipo 2 resisten tensiones normales. Los
cordones en el alma, los tipo 3, resisten tensin normal y tangencial.
Figura 1.1 Geometra de la unin
Paso 2: Determinacin de la inercia del conjunto de cordones, aplicaremos el Teorema
de Steiner. Seguidamente, determinamos el mdulo resistente de la soldadura tipo 1 que
nos permitir evaluar la tensin normal mxima.
Figura 1.2 Propiedades mecnicas de las soldaduras
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Paso 3: Evaluamos las tensiones en el plano abatido de la garganta y, seguidamente,
trasladamos las tensiones en el plano de la garganta. En el video adjunto, deducimos las
ecuaciones de la terna de tensiones del plano de la garganta , , .
Figura 1.3 Esfuerzos en la garganta
Paso 4: Conocidas las tensiones en cada plano de referencia, realizaremos el clculo de
la tensin de Von Mises y las comprobaciones resistentes. En el ejemplo, las
comprobaciones se realizan segn Eurocdigo 3. Se realizan dos comprobaciones, que
nos permitirn conocer el aprovechamiento de cada una de las soldaduras de la unin. La
dificultad del clculo radica en la determinacin de las tensiones en el plano abatido y,
seguidamente, el proceso de clculo es idntico para el resto de cordones,
independientemente de las tensiones en el plano de la garganta.
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Figura 1.4 Comprobaciones en agotamiento
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1.2 RESOLUCIN DE UN EJEMPLO CON EL EDITOR DE UNIONES DEL
PROGRAMA CYPE3D
El programa nos permite realizar las comprobaciones realizadas anteriormente de
manera gil y adems, obtendremos los planos detallados.
1. Presentamos el ejemplo de un prtico muy sencillo, resuelto en uniones soldadas.
Video 1.2 Unin resuelta en CYPE3D
2. Identificamos una de las uniones, entramos en el editor de uniones con el cual
podremos realizar un clculo automtico y editar los resultados del clculo. Por
ejemplo, cambiamos la longitud de los cordones, el espesor de la garganta, el tipo
de ejecucin (obra o taller).
https://youtu.be/avI-hqlMXtI?list=PL27cz9vasj4RP7JtOEKuq-TabwfjGzmR4
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Figura 1.5 Editor de uniones de CYPE3D
3. Consultamos los listados de clculo de la unin analizada, en los cuales podemos
consultar las comprobaciones geomtricas y resistentes.
Las comprobaciones geomtricas consisten bsicamente en la verificacin de la
compatibilidad entre los espesores de las piezas a unir y la comprobacin de la
longitud efectiva de los cordones.
Figura 1.6 Comprobaciones geomtricas en CYPE3D
En las comprobaciones resistentes, podemos consultar las tensiones en el plano de
la garganta para cada una de las soldaduras de la unin.
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Figura 1.7 Comprobaciones resistentes en CYPE3D
Finalmente, una vez resuelta la unin, podemos acceder a los planos que nos permitirn
ejecutar correctamente la unin.
Figura 1.8 Planos de taller en CYPE3D
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2) PILARES MIXTOS: DISEO Y COMPARATIVA
Para comprender el procedimiento de diseo es necesario abordar los siguientes puntos,
que desarrollaremos en profundidad en las siguientes pginas y videos.
1. Clculo manual de un pilar mixto. Se les propone seguir el proceso de clculo paso
a paso, que adems est programado en una Hoja de Mathcad.
Figura 2.1 Clculo manual
2. Modelizacin con CYPE3D. Se presenta un prtico tpico de edificacin, resuelto de
diferentes formas: en hormign armado, en acero y con pilares mixtos.
Figura 2.2 Comparativa con otros sistemas
3. Mediciones. Se presentan los resultados de las mediciones y el coste econmico de
las diferentes soluciones a fin de valorar las ventajas reales de la estructura mixta.
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PILAR MIXTO - SECCIN EMBEBIDA
Hormign Perfil laminado Barras de refuerzo
fck 25 MPa fyk 355 MPa fsk 400 MPa
fcd =0.85 fck1.5
14.2 MPa fyd =fyk1.0
355 MPa fsd =fyd
1.15308.7 MPa
Ecm 31000 MPa Ea 210000 MPa Es 200000 MPa
bc 300 mm Aa 5380 mm2 c 25 mm Recubrimiento
hc 400 mm Ia_y 8382 104 mm4 T 6 mm Estribo
cy 50 mm Ia_z 598 104 mm4 V 12 mm Arm vert
cz 50 mm Wpa.y 628.4 103 mm3 n 2 Num barras sup
Wpa.z 125.2 103 mm3 nn 0 Num barras piel
Longitudesb 150 mm Esfuerzos en el pilar
L 5000 mmh 300 mm NEd 720 kN
Ly 5000 mmhw 278.6 mm NG.Ed 270 kN
Lz 5000 mmtw 7.1 mm MEd.y 150 kN m
tf 10.7 mm
Nomenclatura
3.1 CLCULO MANUAL DE UN PILAR MIXTO
josepsalaTexto escrito a mquina
lauralopezTachado
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/01_Intro/01_Intro.htmllauralopezRectngulo
lauralopezLogo play
lauralopezSello
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PROPIEDADES SECCIN MIXTA
Acero laminado
=Aa 53.8 cm2
rea perfil laminado
=Ia_y 8.382 103 cm4 Inercia perfil laminado
=Ia_z 598 cm4
Inercia perfil laminado
Barras de refuerzo y piel
As.f =2 n V
2
44.5 cm2 Area total de refuerzo a flexin en los
extremos
As.n =nn V
2
40 cm2 Area de refuerzo de piel, dos barras
en el centro de la seccin
As =+As.f As.n 4.5 cm2
Area total de refuerzo. Armadura a flexin y armadura de piel
Ae =+2 T hc 2 c 2 T bc 2 c 72 cm2
Area estribo
Excentricidad barras refuerzoez =hc2
c T V2
16.3 cm
Excentricidad barras refuerzoey =bc2
c T V2
11.3 cm
Is_y =2 n V
2
4ez
2 1202 cm4 Inercia barras de refuerzo
Is_z =2 n V
2
4ey
2 577.7 cm4 Inercia barras de refuerzo
Hormign
Ac =bc hc Aa As Ae 106967.6 mm2
Area neta de hormign
Ic_y =bc hc
3
12Ia_y Is_y 150416.0 cm
4Inercia neta hormign
Ic_z =hc bc
3
12Ia_z Is_z 88824.3 cm
4Inercia neta hormign
lauralopezRectngulo
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/02_Propiedades/02_Propiedades.htmllauralopezLogo play
lauralopezcaptura_2
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MTODO SIMPLIFICADO - Campo de aplicacin
Recubrimiento
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Resistencia axil plstico
Npl.Rd =++Aa fyd Ac fcd As fsd 3564.9 kN
Npl.a.Rd =Aa fyd 1909.9 kN =Npl.a.RdNpl.Rd
0.54
Npl.c.Rd =Ac fcd 1515.4 kN =Npl.c.RdNpl.Rd
0.43
Npl.s.Rd =As fsd 139.7 kN =Npl.s.RdNpl.Rd
0.04
Factor de contribucin del acero
0.2 0.9
=Npl.a.RdNpl.Rd
0.54
=Cumple6 SI
Determinacin de la rigidez efectiva
Ke 0.6 =NG.EdNEd
0.38 t 2.5 Ec.eff =Ecm 1
+1 NG.EdNEd
t
16000 MPa
EIef_y =++Ea Ia_y Ke Ec.eff Ic_y Es Is_y 34446 kN m2
EIef_z =++Ea Ia_z Ke Ec.eff Ic_z Es Is_z 10938.2 kN m2
Esbeltez relativa del pilar mixto
Ncr_y =2 EIef_yLy
213598.8 kN Ncr_z =
2 EIef_zLz
24318.2 kN
Npl.Rk =++Aa fyk Ac 0.85 fck As fsk 4363.9 kN
y =Npl.RkNcr_y
0.57 z =Npl.RkNcr_z
1.01
y 2 z 2
=Cumple6a SI =Cumple6b SI
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COMPRESIN
Pandeo plano fuerte
=y 0.57
y =0.5 ++1 0.34 y 0.2 y2 0.7
y 1
+yy
2 y2
=y 0.85
=NEd 720 kN
Nby.Rd =y Npl.Rd 3042.8 kN
NEd
Nby.Rd1 =
NEdNby.Rd
0.24 =Cumple7a SI
Pandeo plano dbil
=z 1.01
z =0.5 ++1 0.49 z 0.2 z2 1.2
z 1
+zz
2 z2
=z 0.54
=NEd 720 kN
Nbz.Rd =z Npl.Rd 1914 kN
NEd
Nbz.Rd1 =
NEdNbz.Rd
0.38 =Cumple7b SI
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/04_Compresion/04_Compresion.htmllauralopezLogo play
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COMPRESIN Y FLEXIN - INTERACCIN EN PLANO FUERTE
PUNTO A. Compresin simple
Np.Rd.A ++Aa fyd Ac fcd As fsd
=Np.Rd.A 3564.9 kN
Mpy.Rd.A 0 kN
PUNTO B. Flexin simple
Deduccin de la altura hn FH 0
fcd 0.5 ++ bc hc Aa Asf Asn 2 hn bc Asn tw 2 hn tw 2 hn fyd
hn =fcd bc hc Aa 2 As.f As.n 2 fsd fcd
+2 fcd bc 2 tw 2 fyd fcd87.6 mm
=Wpa.y 628.4 103 mm3 Momento esttico seccin viga acero
Wps.y =As.f ez 7.4 104 mm3 Momento esttico toda armadura flexin
Wpc.y =bc hc
2
4Wpa.y Wps.y 1.1 10
7 mm3 Momento esttico seccin neta de hormign
Wpan.y =tw 2 hn
2
4 5.5 104 mm3 Momento esttico de la seccin de acero
laminado en la zona 2hn
Wpcn.y =bc 2 hn
2
4Wpan.y 2.2 10
6 mm3 Momento esttico de la seccin neta de hormign en la zona 2hn
Mpy.Rd.B =++ Wpc.y Wpcn.y
2fcd Wpa.y Wpan.y fyd Wps.y fsd 290.6 kN m
Np.Rd.B 0 kN
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/05_Compresion_flexion/05_Compresion_flexion.htmllauralopezLogo play
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PUNTO C
Np.Rd.C =fcd Ac 1515.4 kN
Mpy.Rd.C =Mpy.Rd.B 290.6 kN m
PUNTO D
Np.Rd.D =0.5 Np.Rd.C 757.7 kN
Mpy.Rd.D =++Wpc.y
2fcd Wpa.y fyd Wps.y fsd 325.9 kN m
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/06_Compresion_flexion_diagrama/06_Compresion_flexion_diagrama.htmllauralopezLogo play
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Diagrama de interaccin
AXILES
Punto A Punto B Punto C Punto D
=Np.Rd.A 3564.9 kN Npl.Rd.B 0 kN =Np.Rd.C 1515.4 kN =Np.Rd.D 757.7 kN
A =Np.Rd.ANp.Rd.A
1 B =Npl.Rd.BNp.Rd.A
0 C =Np.Rd.CNp.Rd.A
0.43 D =Np.Rd.DNp.Rd.A
0.21
FLECTORES
Punto A Punto B Punto C Punto D
Mpy.Rd.A 0 kN m =Mpy.Rd.B 290.6 kN m =Mpy.Rd.C 290.6 kN m =Mpy.Rd.D 325.9 kN m
A =Mpy.Rd.AMpy.Rd.B
0 B =Mpy.Rd.BMpy.Rd.B
1 C =Mpy.Rd.CMpy.Rd.B
1 D =Mpy.Rd.DMpy.Rd.B
1.12
Solicitando el pilar con su carga mxima Nby.Rd, se obtiene
y =Nby.RdNpl.Rd
0.85 k 0.3
Determinacin del punto de ordenadas Xn que considera la influencia de las imperfecciones.
r 0 En funcin de la forma del diagrama de momentos
n =y (( 1 r))
40.213
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Determinacin del punto de diseo de acuerdo a la solicitacin axil
=NEd 720 kN =Np.Rd.A 3564.9 kN
d =NEd
Np.Rd.A0.2 dy 1.1 y 1.1
lauralopezRectngulo
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Determinacin de la rigidez efectiva, considerando segundo orden
K0 0.9 Ke.II 0.5 =NG.EdNEd
0.38 t 2.5
Ec.eff =Ecm 1
+1 NG.EdNEd
t
16000 MPa
EIef_y_II =K0 ++Ea Ia_y Ke.II Ec.eff Ic_y Es Is_y 28835.5 kN m2
EIef_z_II =K0 ++Ea Ia_z Ke.II Ec.eff Ic_z Es Is_z 8565.4 kN m2
Factor K - Amplificacin de momentos de 1er orden
El factor k amplificacin de los momentos de primer orden para considerar los efectos de segundo orden y las imperfecciones.
ry 0 r=MEd.min/MEd.max y -1
-
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PILAR MIXTO
Datos - Plano fuerte Datos - Plano dbil
MEd.y 177.3 kN m MEd.z 50.5 kN m
Mpy.Rd.B 290.6 kN m Mpz.Rd.B 121.4 kN m
y 1.1 z 0.7
INTERACCIN UNIAXIAL
Interaccin uniaxial - Plano fuerte
MEd.y
y Mpy.Rd.B0.9
=MEd.y 177.3 kN m
=y Mpy.Rd.B 319.7 kN m
=MEd.y
y Mpy.Rd.B0.55
=Cumple1 SI
Nota: Factor 0.9 para aceros S275 y S355. Para aceros S420 a S460 ser igual a 0.8
Interaccin uniaxial - Plano dbil
MEd.z
z Mpz.Rd.B0.9
=MEd.z 50.5 kN m
=z Mpz.Rd.B 85 kN m
=MEd.z
z Mpz.Rd.B0.59
=Cumple2 SI
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/08_interaccion/08_interaccion.htmllauralopezLogo play
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INTERACCIN BIAXIAL
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0
0.1
1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90 0.1 1
0.59
0.55
z
y
=MEd.y
y Mpy.Rd.B0.55
=MEd.z
z Mpz.Rd.B0.59
+MEd.y
y Mpy.Rd.B
MEd.zz Mpz.Rd.B
1
=+MEd.y
y Mpy.Rd.B
MEd.zz Mpz.Rd.B
1.1 =Cumple3 NO
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
2.2 COMPARATIVA CON CYPE3D
A continuacin, se presentan los modelos de clculo que se han elaborado, todos ellos
bajo las mismas premisas de carga y lmites de deformacin. Los tutoriales adjuntos les
permiten comprender mejor las consideraciones realizadas directamente en el programa.
- Prtico Hormign Armado. En el siguiente tutorial se comenta el modelo de clculo
y las consideraciones para el diseo.
Video 2.1 Prtico de hormign armado
- Prtico Acero Laminado: En el siguiente tutorial se comenta el modelo de clculo y
las consideraciones para el diseo.
Video 2.2 Prtico de acero laminado
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/CYPE3D_LAM/CYPE3D_LAM.htmlhttp://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/CYPE3D_HA/CYPE3D_HA.html
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
- Prtico con pilares mixtos: En el siguiente tutorial se comenta el modelo de clculo
y las consideraciones para el diseo.
Video 2.3 Prtico con pilares mixtos
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/CYPE3d_Mixto/CYPE3d_Mixto.html
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
2.3 MEDICIONES Y COSTES
En la siguiente tabla se presentan los resultados de medicin y valoracin econmica.
Fjense que la estructura en hormign es mucho ms pesada pero, por el contrario, es la
ms econmica. La segunda opcin ms econmica es la que considera parte de los
pilares mixtos. Se comentan estos listados en el siguiente tutorial.
Video 2.4 Mediciones y costes
Descripicin Material kg kg kg Euros/kg Euros Euros
Prtico HA HA 25 222625 222625 222625 0.14 31256.55 31256.6
Prtico Acero Acero S355 56765 56765 56765 2.17 123180.05 123180.1
Prtico Mixto Acero S355 42703
Prtico Mixto Mixto Acero S355 6806
Prtico Mixto Mixto HA 25 30982 30982 0.14 4349.87
Prtico Mixto Arriostrado Acero S355 50369
Prtico Mixto Arriostrado Mixto Acero S355 2593
Prtico Mixto Arriostrado Mixto HA 25 11199 11199 0.14 1572.34
107434.53
114927.54
111784.4
116499.9
4950980491
5296264161
2.17
2.17
http://masters.e-zigurat.com/recursos/0003/PIL-MIXT/Costes/Costes.html
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
3) ESTRUCTURAS DE ACERO CON ACCIN SSMICA
Las estructuras de acero estn sometidas a acciones accidentales tales como el viento y
el sismo con diferentes niveles de amenaza en funcin a la ubicacin. Debido a eso, es
importante establecer un sistema estructural adecuado para soportar las acciones
laterales con el balance adecuado de rigidez, resistencia y ductilidad.
Figura 3.1. Acelerograma
En un sistema estructural eficiente se requiere la optimizacin de los materiales y para
eso las normativas actuales plantean reducir las solicitaciones ssmicas mediante el
factor de reduccin de respuesta que depende de caractersticas estructurales como la
ductilidad, la sobre-resistencia y la redundancia.
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Mster de Estructuras Metlicas y Mixtas en Edificacin Pldoras de contenido
Zigurat Consultora de Formacin Tcnica S.L.
No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
Video 3.1. Construccin de edificacin metlica
Reducir las fuerzas de diseo implica utilizar materiales eficientes como el acero
estructural, y generar un buen diseo y detallado sismorresistente.
Las normas internacionales utilizadas para el diseo de las estructuras de acero y sus
conexiones son las siguientes:
Video 3.2. Normas para estructuras de acero internacionales
https://www.youtube.com/watch?v=aToDrjTNceQhttps://www.youtube.com/watch?v=19C1ysueAA0
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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
Estas Normas exigen para el diseo sismorresistente el uso de una estrategia llamada
Diseo por Capacidad. Esto consiste en evitar el colapso de edificaciones ante sismos
severos a travs del controlar las posibles fallas frgiles y propiciar mecanismos dctiles,
en un rango de desplazamientos que superen la condicin elstica.
Figura 3.2. Generacin de rtulas ante deformaciones estructurales
La estrategia para conseguir un comportamiento plstico en la estructura es establecer
eslabones dbiles que tengan un comportamiento dctil, manteniendo el resto de los
miembros como eslabones fuertes de posible comportamiento frgil en el rango elstico
Existen diferentes sistemas estructurales en acero y cada uno se caracateriza por disipar
la energa de un evento ssmico mediante el uso de diferentes eslabones dctiles.
Prticos resistentes a momento.
Son prticos conformados por vigas y columnas sin arriostramientos, donde se tiene una
respuesta principalmente a flexin y corte.
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Video 3.3. Prtico de acero
Para lograr una buena ductilidad y disipacin de energa es necesario que se presente el
mecanismo de rtulas plsticas por flexin en Vigas.
Prticos con arriostramiento excntrico
Son prticos conformados por vigas, columnas y sistemas de barras diagonales o riostras
que intencionalmente se colocan formando una excentricidad en una zona intermedia o
extremo de la viga, donde se inducen fuerzas de corte y momentos flectores elevados.
Figura 3.3. Prtico con arriostramiento excntrico
El tramo de viga donde se produce la excentricidad se le denomina Enlace y en dicha
zona se genera la cedencia por corte o flexin, con una importante incursin inelstica y
disipacin de energa, mientras el resto de los elementos se disean para que
permanezcan en el rango elstico.
https://www.youtube.com/watch?v=2EOcxAVkNYU
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Prticos con arriostramiento conccntrico
Son prticos conformados por vigas, columnas y sistemas de barras diagonales o
riostras, donde se tiene una respuesta principalmente a traccin y compresin.
Figura 3.4. Prtico con arriostramiento concntrico
En los prticos con arriostramientos concntricos al estar sometidos a acciones laterales
como el sismo o viento, la respuesta general de fuerzas internas y externas provenientes
del anlisis se puede representar de la siguiente forma
Figura 3.5. Respuesta ante fuerzas laterales
Prticos con arriostramiento de pandeo restringido
Las riostras de pandeo restringido estn formadas por una barra o ncleo central
recubierto por una capa deslizante o antiadherente; esta barra se inserta en un tubo
exterior sirviendo de camisa metlica relleno de un mortero de cemento (grout).
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Figura 3.6. Esquema de un arriostramiento de pandeo restringido
De esta forma se logra limitar el pandeo local y global del ncleo central logrando que el
mismo fluya tanto en traccin como en compresin.
Muros con placas de acero
Son prticos formados por placas esbeltas asociadas al alma del muro, conectadas a
componentes de borde horizontales y verticales.
Figura 3.7. Aplicacin de los muros con placas de acero
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zigura
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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
3.1 DISEO DE PRTICOS ESPECIALES A MOMENTO
Los miembros en este sistema estructural tienen que cumplir con diferentes parmetros.
a) Control del pandeo local en vigas y columnas.
A fin de limitar el pandeo local de alas y almas y con ello lograr incursionar en el rango
inelstico los perfiles deben tener unas dimensiones mnimas
Video 3.4. Dimensiones mnimas en perfiles.
https://www.youtube.com/watch?v=2acDJet2ME4
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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
b) Control del pandeo lateral torsional en vigas.
Se establece una longitud mxima entre soportes laterales.
Figura 3.8 Longitud mxima de arriostramiento
0.086 (
)
c) Resistencia mnima de columnas.
Se debe establecer un criterio de columna fuerte-viga dbil cumpliendo que en cada
junta, la sumatoria de los momentos mximos probables de las columnas sean mayores a
los de las vigas:
Figura 3.9 Resistencia mnima de columnas
> 1.0
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t
zigura
t
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d) Chequeo de la zona del panel.
La resistencia requerida en la zona del panel se determina a travs de la suma de las
fuerzas que se producen debido a los momentos mximos probables de las vigas,
ubicados en la cara de la columna, menos el corte mximo esperado que acta en la
misma.
.
Figura 3.10. Fuerzas producidas para el chequeo de la zona del panel
=
( )
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zigura
t
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La resistencia de la zona del panel depende fundamentalmente de la resistencia cedente
del acero, la altura de la seccin de la columna y el espesor del alma. De no cumplir la
demanda se hace necesario incorporar planchas dobles de refuerzo.
Figura 3.11. Planchas de refuerzo
e) Planchas de continuidad por cargas concentradas
El espesor de las planchas de continuidad se determinar de conformidad a las fuerzas
concentradas que se esperan en la cara de la columna, producto de los momentos
mximos probables de las vigas
Figura 3.12. Fuerzas producidas en las caras de las vigas
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La mnima resistencia se determina por 4 estados lmites y se comparan con la demanda.
De ser menor se determina el rea requerida de las planchas de continuidad y por ende
su espesor
Figura 3.13. Estados lmites en la unin viga-columna
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4.2 DISEO DE CONEXIONES PRECALIFICADAS A MOMENTO (SMF & IMF)
Como filosofa de diseo, las conexiones deben permitir que los miembros estructurales
desarrollen sus mximas capacidades, y por ende en las mismas se debe controlar
cualquier mecanismo de falla frgil (estados lmite) que pudieran presentar. Esto implica
que las conexiones se diseen para las fuerzas mximas esperadas (axial, corte y
momento) de los miembros estructurales, segn el sistema resistente a sismos utilizado.
Video 3.5. Norma ANSI/AISC-358-10
Los tipos de conexin precalificada que se presentan en la norma ANSI/AISC 358-10 que
pueden ser utilizados en un sistema de prticos especiales a momento son:
https://www.youtube.com/watch?v=MoD9xb4N2Pw
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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
a) Conexin de plancha extrema extendida empernada rigidizada y no
rigidizada (Extended End-Plate)
Figura 3.14. Conexin Extended END-PLATE
b) Conexin de viga reducida (Reduced Beam Section, RBS)
Figura 3.15. Conexin Reduce Beam Section
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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propsitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorizacin escrita.
c) Conexin de ala soldada no reforzada - alma soldada (Welded Unreinforced
Flange-Welded Web, WUF-W
Figura 3.16. Welded Unreinforced Flange-Welded Web
d) Conexin de plancha de ala empernada (Bolted Flange Plate, BFP)
Figura 3.17. Bolted Flange Plate
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e) Conexin empernada soportada tipo Bracket (Kaiser Bolted Bracket, KBB)
Figura 3.18. Kaiser Bolted Bracket
f) Conexin Conxtech Conxl
Figura 3.19. Conexin Conxtech Conxl