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• Uzziel Andrade Alpides

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SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

•Pórticos Resistentes a Momentos. •Pórticos con Arriostramientos Concéntricos. •Pórticos con Arriostramientos Excéntricos. •Pórticos con Arriostramientos de Pandeo Restringido. •Pórticos con Cerchas Especiales de Momento. •Factores de Amplificación Sísmica

Ing. Eliud Hernández. www.inesa.com.ve http://eliudh.sharepoint.com Teléfonos: 58-412-2390553; 58-212-7616107; 58-212-7617872 Email: [email protected] Twitter: @eliudh5

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

1) Porticos Resistentes a Momentos (MRF) a) Características. • Sistema de Vigas y Columnas con conexiones resistentes a momentos. • Comportamiento a flexión y corte en Vigas y Columnas.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

b) Respuesta Estructural ante Sismos.

M

V

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

c) Desempeño Estructural. Posible Ubicación de Rótulas Plasticas

• Sistema capaces de desarrollar

Zona del Panel (Cedencia por Corte)

ductilidad, disipación de Energía e incursiones inelásticas significativas. • Sistemas con muy poca rigidez • Los mecanismos que pueden presentarse son:
Cedencia por Flexión en las Vigas.
Cedencia por Corte en la Zona del panel.
Cedencia por Flexión y Fuerza Axial en Columnas.

Columna (Cedencia por Flexion y Fuerza Axial)

Viga (Cedencia por Flexión)

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) • Para lograr una buena ductilidad y disipación de energía es necesario que se presente el mecanismo de rótulas plásticas por flexión en Vigas.

• De presentarse rótulas plásticas en columnas podria generarse un entrepiso débil y con ello provocar el colapso de la estructura.

θ

h

Rótulas Plásticas

L

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) • La articulación plástica es la plastificación localizada del material. En el caso de flexión la sección rota libremente respecto a su eje neutro, en el sentido del momento exterior aplicado. La articulación plástica se comporta como una rótula perfecta, similar a otra real constructiva, con la diferencia de que está libre de fricción y de que en ella el momento no es nulo, sino máximo e igual al momento plástico de la sección. • La hipótesis simplificada supone que las rótulas plásticas se producen en un punto, cuando en la realidad la plastificación no se limita a una única sección, sino que se extiende en una zona de mayor extensión con una dimensión que depende de la carga actuante y de la forma del perfil.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

d) 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, de manera estable.


Ordinary Moment Frames (OMF). Pórticos Ordinarios a Momento. • Sistemas con una capacidad inelástica muy Limitada. Su desempeño esta basado en el rango elástico.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

2) Porticos con Arriostramientos Concéntricos (CBF) a) Características. • Sistema de vigas, columnas y arriostramientos concéntricos. • Sistemas con desarrollo de deformaciones y fuerzas axiales significativas.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

b) Tipos de Sistemas Concéntricos.

V-Invertida

Simple

X (1 piso)

V

X (2 Pisos)

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

b) Tipos de Sistemas Concéntricos.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

Compresión

Tracción

c) Respuesta Estructural ante Sismos.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

d) Desempeño Estructural.

• Sistemas capaces de desarrollar ductilidad, disipación de Energía e incursiones inelásticas moderadas. • Sistemas con una gran rigidez. • Los mecanismos que pueden presentarse son:

Tracción

Compresión

Compresión

Tracción


Cedencia en los arriostramientos en Tracción.
Pandeo en los arriostramientos en Compresión.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico.

P Tracción

Esquema General

δ Acortamiento

Alargamiento

Compresión

δ P

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico. Primera Fase: Se carga axialmente el elemento a Compresión.

P Tracción

1. Representa la capacidad a compresión definida por el pandeo del elemento.

δ Acortamiento

Alargamiento

P 1

PC Compresión

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico. Primera Fase: Se carga axialmente el elemento a Compresión.

P Tracción

1. Representa la capacidad a compresión definida por el pandeo del elemento. 2. Representa la resistencia remanente a compresión (Post-Pandeo). Se genera una rótula plástica en el centro del elemento

δ Alargamiento

Acortamiento 2 1

PC Compresión

Rótula Plástica ∆

P

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico. Segunda Fase: Se descarga axialmente el elemento (P = 0)

P Tracción

3.

Representa la deformación (acortamiento) remanente del elemento generada al superar su capacidad elástica a compresión.

δ

3

Alargamiento

Acortamiento 2 1

PC Compresión

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico.

Tercera Fase: Se carga axialmente el elemento a tracción.

P Tracción Py

4

4. Representa la capacidad cedente del elemento a tracción.

δ

3

Alargamiento

Acortamiento 2 1

PC Compresión

P

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico. Cuarta Fase: Se descarga axialmente el elemento (P = 0)

P Tracción

4

Py

5

3

5. Representa la deformación (alargamiento) remanente en el elemento al superar la capacidad elástica.

δ Alargamiento

Acortamiento 2 1

PC Compresión

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico. Quinta Fase: Se carga axialmente el elemento a compresión (Segundo Ciclo).

P Tracción

4

Py

6. Representa la capacidad a Compresión “Reducida” por el primer ciclo. 7. Representa la capacidad a compresión para cuando se forma nuevamente la rótula plástica en el medio del elemento.

Acortamiento

5

3

δ Alargamiento

7 2

6 1

PC Compresión

Rótula Plástica

P

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) e) Diagrama de Histéresis de un Arriostramiento Concéntrico.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

f) Clasificación según su nivel de Desempeño sismorresistente.


Special Concentrically Braced Frames (SCBF). Pórticos Especiales de arriostramientos Concéntricos.

• Sistemas capaces de desarrollar incursiones inelásticas Moderadas, de manera estable.


Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF). Pórticos Ordinarios de arriostramientos Concéntricos.

• Sistemas con una capacidad inelástica muy Limitada. Su desempeño esta basado en el rango elástico.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

3) Porticos con Arriostramientos Excéntricos (EBF) a) Características. • Sistema de Columnas, Vigas y Arriostramientos Excentricos • Comportamiento a flexión y corte en Vigas-Eslabón. • Desarrollo de deformaciones axiales en columnas y arriostramientos.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) b) Tipos de Sistemas Excéntricos.

e

e

e

e

e e

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández) c) Ejemplos de Sistemas Excéntricos.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

d) Definición de Elemento Eslabón “LINK”.

Link

Link

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e) Respuesta Inelástica.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

e) Respuesta Inelástica.

SISTEMAS ESTRUCTURALES EN ACERO (Ing. Eliud Hernández)

4) Factores de Amplificación Sísmica

Tipos de Sistema

Ωo

Moment Resistance Frames (SMF, IMF, OMF)

3

Special Truss Moment Frames (STMF)

2

Concentrically Braced Frames (SCBF, OCBF)

2

Eccentrically Braced Frames (EBF)

2

Special Plate Shear Walls (SPSW)

2

Buckling Restrained Braced Frames (BRBF)
Conexiones Viga-Columna resistentes a Momentos
Conexiones Viga-Columna No resistentes a Momentos

2.5 2