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EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS
DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
Ing. Eliud Hernández, M.Eng.
Director de INESA TECH
Profesor de la Universidad Politécnica de Catalunya
www.inesa-tech.com
INTRODUCCIÓN
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
INTRODUCCIÓN
Simple V-Invertida V
X-2 Pisos “V-Invertida con
enlace vertical”
En estos sistemas se define una excentricidad horizontal o
vertical en la viga, dependiendo de la configuración elegida,
donde se inducen fuerzas de corte y momentos flectores
elevados ante un evento sísmico.
El tramo donde se produce la excentricidad se le denomina
“Enlace” y en dicha zona se espera una cedencia por corte o
flexión, con una importante incursión inelástica y disipación de
energía, mientras el resto de los elementos se diseñan
básicamente para que permanezcan en el rango elástico.
Los primeros estudios se desarrollaron originalmente en
Japón en la década de los 70 (Fujimoto 1972 y Tanabashi
1974) y posteriormente en los Estados Unidos para la década
de los 80 (Popov, 1987), y desde entonces se han
incorporado como una solución estructural en las normas de
diseño sismorresistente.
¿Cuál es la filosofía de diseño para garantizar una
respuesta inelástica adecuada ? y
¿Cómo es la representación general de las fuerzas
esperadas en los enlaces, vigas, columnas y
arriostramientos?
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
FILOSOFÍA DE DISEÑO
Conjunto Elástico:
• Viga fuera del enlace
• Arriostramiento
• Columna
.- Se diseñan para las máximas fuerzas
esperadas en los mismos, considerando la
formación de la rótula plástica en el enlace.
.- Se aceptan ciertas incursiones inelásticasque no comprometan la estabilidad.
Enlace (Link)
• Cedencia por flexión
• Cedencia por corte
• Disipación de energía
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO ESPERADO DEL SISTEMA
Rótulas plásticas en
los enlaces
Cortes Momentos Fuerzas Axiales
¿Cómo estimar la demanda esperada de la viga fuera
del enlace, arriostramiento y columna, para realizar su
diseño sismorresistente en el rango elástico?
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Para el diseño del tramo de viga fuera del enlace, se debe considerar que en dicho enlace actúa un corte máximo probable VMP equivalente al
0.88 x (1.25RyVn) que sería igual a 1.10RyVn, en sustitución de la fuerza sísmica.
a) Diseño de la viga fuera del enlace.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Opción 1: Se obtiene un factor de amplificación sísmica Opción 2: Se realiza el despiece de fuerzas internas
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Revisión a flexo-compresión
El objetivo se basa en tratar de estimar las fuerzas máximas que estarán
actuando en la viga fuera de enlace, para cuando se forma la rótula plástica en
dicho enlace, y que esto permita dimensionar la misma para garantizar que se
mantenga dentro del rango elástico ante un evento sísmico.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Para el diseño del arriostramiento, se debe considerar que en el enlace actúa un corte máximo probable VMP igual a 1.25RyVn, en sustitución de
la fuerza sísmica.
b) Diseño del arriostramiento
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Opción 1: Se obtiene un factor de amplificación sísmica Opción 2: Se realiza el despiece de fuerzas internas
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Revisión a flexo-compresión
El objetivo se basa en tratar de estimar las fuerzas máximas que estarán
actuando en el arriostramiento, para cuando se forma la rótula plástica en el
enlace, y que esto permita dimensionar dicho arriostramiento para garantizar
que se mantenga dentro del rango elástico ante un evento sísmico.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
DISEÑO DE LA VIGA FUERA DEL ENLACE, ARRIOSTRAMIENTO Y COLUMNA
Para el diseño de la columna, se
debe considerar que en cada enlace
del sistema actúa un corte máximo
probable VMP igual a 1.10RyVn, en
sustitución de la fuerza sísmica.
c) Diseño de la columna Análogamente a lo presentado para viga fuera del enlace y el
arriostramiento, se puede estimar la fuerza axial y el momento de la
columna, a partir de una factor de amplificación sísmica, o a través de un
equilibrio de fuerzas:
Opción 1: Se obtiene un factor de amplificación sísmica
Opción 2: Se realiza el despiece de fuerzas internas
Finalmente:
El objetivo se basa en tratar de
estimar las fuerzas máximas que
estarán actuando en el columna,
para cuando se forma la rótula
plástica en el enlace, y que esto
permita que se mantenga dentro del
rango elástico ante un evento
sísmico.
Entendiendo que todo depende de la resistencia
esperada por corte del enlace
¿Cómo obtener su valor en función al tipo de falla?
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO DEL ENLACE Y RESISTENCIA POR CORTE
a) Tipo de falla
El tipo de falla se obtiene comparando la longitud del enlace con el
valor crítico, obtenido de suponer que se forma el momento y corte
plástico de forma simultánea.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO DEL ENLACE Y RESISTENCIA POR CORTE
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO DEL ENLACE Y RESISTENCIA POR CORTE
36 72 108 144 1800
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 50
e / (Mp/Vp)
Vn
Longitud del Enlace (pulgadas)
eRe
sist
en
cia
no
min
al a
Co
rte
de
l En
lac
e (
kip
s)
e
MV
p
n
2
pn VV
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO DEL ENLACE Y RESISTENCIA POR CORTE
b) Comportamiento histerético.
Caso 1: Ensayo de un eslabón a corte utilizando un perfil W10x33 de acero A992, donde la longitud del enlace es igual a 1.1Mp/Vp.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
COMPORTAMIENTO DEL ENLACE Y RESISTENCIA POR CORTE
b) Comportamiento histerético.
Caso 2: Ensayo de un eslabón a flexión utilizando un perfil W12x16 de acero A36, donde la longitud del enlace es igual a 3.4Mp/Vp.
¿Cuáles limitaciones normativas aplican para garantizar
un comportamiento dúctil en el enlace?
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
a) Rotación del enlace.
La rotación que se obtiene en el enlace se determina para
la deriva inelástica del pórtico, y la misma se debe limitar
en función al comportamiento de dicho enlace, es decir, si
se presenta una cedencia por corte o flexión.
γp máx.
pp VMe /6.1
pp VMe /6.2
pppp VMeVM /6.2/6.1
0.08 radianes para:
0.02 radianes para:
Interpolación Lineal para
valores de “e” entre:
e
L
p
p
Dp
H
e
L
p
p
H
Dp
ppe
L
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
pp VMe /6.1 pp VMe /6.2pppp VMeVM /6.2/6.1
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
0
0.04
0.06
0.10
e / L
γp / p
Relación entre
rotación inelástica
del enlace y del
pórtico
Relación entre longitud del enlace y del pórtico
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
b) Disposición de Rigidizadores.
Deben colocarse rigidizadores para la altura total del alma, en
ambos lados del enlace, en donde se conectan los
arriostramientos. Dichos rigidizadores deben tener un ancho no
menor a 𝑏𝑓 − 2𝑡𝑤 y un espesor no menor al mayor entre los
valores 0.75𝑡𝑤 o 3/8 de pulgadas (10mm), donde 𝑏𝑓 𝑦 𝑡𝑤 son el
ancho del ala y el espesor del alma del enlace, respectivamente.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
c) Arriostramiento lateral.
La viga debe arriostrarse en ambas alas (superior e
inferior) en los extremos del enlace, para secciones tipo I.
Esto se requiere para controlar el posible pandeo lateral
torsional que puede ocurrir cuando dichos enlaces
incursionan en el rango inelástico.
Resistencia axial requerida del
arriostramiento lateral, ubicado
en cada extremo del enlace:
𝑃𝑢 = 0.06𝑅𝑦𝐹𝑦𝑍 ℎ0
𝑀𝑢 = 0.06𝑅𝑦𝐹𝑦𝑍
La RIGIDEZ REQUERIDA debe satisfacer el valor 𝛽𝑏𝑟 para arriostramiento lateral o
torsional de vigas con Cd= 1.0 y donde la resistencia requerida a flexión de la viga sea
𝛽𝑏𝑟 =1
𝜙
10𝑀𝑟𝐶𝑑
𝐿𝑏ℎ0𝑀𝑟 = 𝑀𝑢 = 𝑅𝑦𝐹𝑦𝑍
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LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
d) Control del pandeo local.
Los Enlaces deben cumplir con la condición de Miembros de Alta Ductilidad, limitando el pandeo local.
Pandeo local del alma
Pandeo local del ala
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
LIMITACIONES PARA GARANTIZAR UN COMPORTAMIENTO DÚCTIL EN EL ENLACE
e) Zonas protegidas
Se prohíben conexiones o discontinuidades en la zonas protegidas, referidas a los enlaces
Zonas protegidas
Aplicación del Análisis Estático No Lineal (PUSHOVER)
utilizando el ASCE 41-13
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
APLICACIÓN DEL ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (PUSHOVER)
Tabla: Parámetros para el modelado y criterios de aceptación numéricos
para procedimiento no lineal – componentes estructurales de acero.
Fuente: Tabla 9-6 de ASCE 41-13.
Cedencia por corte
Cedencia por flexión
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
APLICACIÓN DEL ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (PUSHOVER)
Tabla: Parámetros para el modelado y criterios de aceptación numéricos
para procedimiento no lineal – componentes estructurales de acero.
Fuente: Tabla 9-6 de ASCE 41-13.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
APLICACIÓN DEL ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (PUSHOVER)
Tabla: Parámetros para el modelado y criterios de aceptación numéricos
para procedimiento no lineal – componentes estructurales de acero.
Fuente: Tabla 9-6 de ASCE 41-13.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
APLICACIÓN DEL ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL (PUSHOVER)
Parámetros de modelado de componentes y criterios de aceptación
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA A FLEXIÓN
(Curva de Capacidad)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Aplicación de brazos rígidos
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Las vigas fuera del enlace
superan ligeramente su
cedencia, por lo tanto, se
espera que puedan desarrollar
rótulas plásticas con un
comportamiento dúctil
Resultados del diseño en Etabs
aplicando manualmente los
factores de amplificación sísmica
en vigas fuera del enlace y
arriostramientos
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Aplicación General de Rótulas Plásticas
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de rótulas plásticas en columnas
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Definición de rótulas plásticas en vigas
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CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Ubicación de Rótulas Plásticas
Columnas VigasEnlaces
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Resultados del análisis
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Resultados del análisis
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – CURVA DE CAPACIDAD
Curva de Capacidad
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA A FLEXIÓN
(Definición de la Demanda Sísmica)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – DEFINICIÓN DE LA DEMANDA SÍSMICA
SISMO DE SERVICIO (SE) SISMO DE DISEÑO (DE) SISMO MÁXIMO (ME)
Nivel del movimiento del terreno con 50% de
probabilidad de excedencia en un período de
50 años.
Período de retorno: T= 75 años.
Se considera como un sismo frecuente, ya
que puede ocurrir más de una vez durante la
vida útil de la estructura.
Nivel del movimiento del terreno con 10% de
probabilidad de excedencia en un período de
50 años.
Período de retorno: T= 475 años.
Representa un movimiento sísmico poco
frecuente, de intensidad entre moderada y
severa, y se considera que puede ocurrir al
menos una vez durante la vida de la
estructura.
Nivel del movimiento del terreno con entre
2% y 5% de probabilidad de excedencia en
un período de 50 años.
Período de retorno: T= entre 975 y 2475
años.
Corresponde al máximo movimiento del
terreno que puede ser esperado en el sitio
donde se encuentra localizada la estructura.
Es utilizado para el diseño de estructuras
esenciales.
• Propuesta del ATC-40:
El ATC-40 utiliza tres niveles de movimientos sísmicos para el diseño de estructuras: sismo de servicio, sismo de diseño y sismo máximo.
A continuación, el detalle:
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – DEFINICIÓN DE LA DEMANDA SÍSMICA
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE CON FALLA POR FLEXIÓN – DEFINICIÓN DE LA DEMANDA SÍSMICA
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN
(Evaluación del Punto de Desempeño por el Método de los
Coeficientes Utilizando el ASCE 41-13)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DE LOS COEFICIENTES
• El método de los coeficientes fue definido originalmente
por el FEMA 356, mejorado por el FEMA 440 y
adoptado por el ASCE 41-13.
• El objetivo es encontrar el punto objetivo (punto de
desempeño) de la estructura, mediante el cálculo de una
serie de coeficientes que modifican el desplazamiento
espectral correspondiente al período fundamental
efectivo, de acuerdo con el desplazamiento máximo
probable en el tope, tomando en cuenta los efectos de
degradación de rigidez, pérdida de resistencia y
estrangulamiento de ciclos histeréticos, e incremento del
desplazamiento debido a efectos de segundo orden.
• El desplazamiento objetivo representa el máximo
desplazamiento probable a ser experimentado para un
determinado nivel de amenaza sísmica
Representación esquemática del método de los coeficientes de
desplazamiento.
Fuente: FEMA 440 (2005).
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DE LOS COEFICIENTES
Sismo de Servicio (50% de probabilidad de excedencia y Tr = 75 años)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DE LOS COEFICIENTES
Sismo de Diseño (10% de probabilidad de excedencia y Tr = 475 años)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DE LOS COEFICIENTES
Sismo Máximo (5% de probabilidad de excedencia y Tr = 1000 años)
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN
(Evaluación del Punto de Desempeño por el Método del
Espectro de Capacidad del FEMA 440)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DEL ESPECTRO DE CAPACIDAD
• El método del espectro de capacidad fue presentado por el
ATC-40 (1996) y mejorado posteriormente en el FEMA 440
(2005). Se fundamenta en una representación aproximada de
las características globales no lineales de la estructura,
obtenida mediante el reemplazo del sistema nolineal por un
sistema lineal equivalente usando como base los
procedimientos del análisis modal.
• Consiste en comparar el espectro de capacidad de la estructura
con el espectro de la demanda sísmica para identificar el
desplazamiento máximo ó punto de desempeño, donde la
capacidad y la demanda se igualan, permitiendo estimar la
respuesta máxima de la edificación, la cual servirá de base para
compararla con el nivel de desempeño esperado.Representación gráfica del método del espectro de capacidad.
Fuente: Adaptación de ATC-40.
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DEL ESPECTRO DE CAPACIDAD
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DEL ESPECTRO DE CAPACIDAD
Sismo de Servicio (50% de probabilidad de excedencia y Tr = 75 años)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DEL ESPECTRO DE CAPACIDAD
Sismo de Diseño (10% de probabilidad de excedencia y Tr = 475 años)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - EVALUACIÓN DEL PUNTO DE DESEMPEÑO POR EL MÉTODO DEL ESPECTRO DE CAPACIDAD
Sismo Máximo (5% de probabilidad de excedencia y Tr = 1000 años)
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN
(Ductilidad y Factor de Reducción de Respuesta)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°1 – ENLACE DE FALLA A FLEXIÓN - DUCTILIDAD Y FACTOR R
Ductilidad y Factor de Reducción de Respuesta
Dy = 5.78 cm
Vy = 1579 kN
Du = 13.53 cm
Vu = 2013 kN
¿Qué sucede si se reduce la excentricidad para propiciar
una falla por corte en el enlace?
CASO DE ESTUDIO N°2
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
Definición de Rótulas Plásticas en los Enlaces
e=1.20m
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
Rótulas Plásticas y Curva de Capacidad
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
Punto de Desempeño por el Método de los Coeficientes (Sismo de Diseño)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
Punto de Desempeño por el Método del Espectro de Capacidad (Sismo de Diseño)
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
Ductilidad y Factor de Reducción de Respuesta
Du = 22.26 cm
Vu = 2590 kN
Dy = 6.12 cm
Vy = 1975 kN
¿Cómo cambia la respuesta del sistema si los
arriostramientos se colocan articulados?
VARIANTE DEL CASO DE ESTUDIO N°2
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE – ARRIOSTRAMIENTOS ARTICULADOS
Ajuste del modelo
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE – ARRIOSTRAMIENTOS ARTICULADOS
Resultados
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE – ARRIOSTRAMIENTOS ARTICULADOS
Resultados
¿Cuál otro sistema podríamos utilizar que proporcione
buena rigidez y ductilidad, similar al pórtico con
arriostramientos excéntricos?
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
OTROS SISTEMAS
Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
OTROS SISTEMAS
Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
OTROS SISTEMAS
Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
OTROS SISTEMAS
Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
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Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
OTROS SISTEMAS
Pórticos con Riostras de Pandeo Restringido
PLANOS Y DETALLES GENERALES DE LOS PÓRTICOS
CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA NO LINEAL DE PÓRTICOS DE ACERO CON ARRIOSTRAMIENTOS EXCÉNTRICOS
CASO DE ESTUDIO N°2 - ENLACE CON FALLA POR CORTE - RESULTADOS