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MUROS ESPECIALES CON PLANCHAS DE CORTANTE SPECIAL PLATE SHEAR WALL (SPSW) ANSI/AISC 341-10 341-Cap. F-F5

Esta sección se aplica para pórticos con planchas de almas de acero conectadas a las vigas y columnas. Se espera que los SPSW diseñados en conformidad con estas provisiones, proporcionen una importante capacidad de deformación inelástica principalmente a través de la cedencia de la plancha del alma y como formación de una rótula plástica en los extremos de los Elementos de Borde Horizontal (Horizontal boundary elements-HBEs). Las almas de los SPSW no son consideradas para resistir las fuerzas de gravedad. Los HBE, VBE y los elementos de borde intermedios deberán cumplir con los requisitos para miembros altamente dúctiles.

CONTENIDO: Muros Especiales con Planchas de Cortante - Resistencia requerida - Requisitos del sistema - Miembros - Conexiones - Almas Perforadas.

MUROS ESPECIALES CON PLANCHAS DE CORTANTE (SPSW) 341-Cap. F-F5

RESISTENCIA REQUERIDA La Resistencia Requerida de los HBEs, los Elementos de Borde Vertical (VBEs) y las conexiones en los SPSW deberán basarse en las combinaciones de carga del Applicable Building Code incluyendo la carga sísmica amplificada. En la determinación de la carga sísmica amplificada, el efecto de las fuerzas horizontales incluyendo sobre resistencia, Emh, se determinará a partir de un análisis en el cual se supone que todas las almas resisten las fuerzas correspondientes a su resistencia esperada en tensión con un ángulo α.

Los HBE resisten fuerzas de flexión en cada extremo iguales a: 1.1RyMp (LRFD) 1.1/1.5RyMp (ASD) Las almas se determinarán para estar en tensión ignorando los efectos de las cargas de la gravedad. La tensión cedente esperada del alma será tomada como RyFy. 341-F5.3

REQUISITOS DEL SISTEMA

341-F5.3

RIGIDEZ DE LOS ELEMENTOS DE BORDE

RELACIÓN DE MOMENTO EN LAS CONEXIONES HBE-TO-VBE

M pc

Elementos de Borde Vertical (VBEs) Tendrán momentos de inercia respecto a un eje tomado perpendicular al plano del alma, Ic, no menor a 0.0031twh4/L. Elementos de Borde Horizontal (HBEs)

1.0

deberá cumplirse para M pb todas las intersecciones HBE / VBE sin tener en cuenta los efectos de las almas. 341-F5.4b

ARRIOSTRAMIENTOS Los HBE serán arriostrados para satisfacer los requisitos para miembros moderadamente dúctiles mostrados en la sección D1.2a de la norma AISC 341-10. 341-F5.4c

2

Tendrán momentos de inercia respecto a un eje tomado perpendicular al plano del alma, Ib, no menor a 0.0031L4/h veces las diferencia de espesores por encima y por debajo de la plancha del alma. L= Distancia entre la línea central de los VBEs, in. (mm). h = Distancia entre la línea central de los HBEs, in (mm). tw= Espesor del alma, in. (mm) 341-F5.4a

ABERTURAS EN LAS ALMAS Openings in webs shall be bounded on all sides by intermediate boundary elements extending the full width and height of the panel respectively, unless otherwise justified by testing and analysis or permitted by Section F5.7. 341-F5.4d

2

MIEMBROS ALMAS

ZONAS PROTEGIDAS

La resistencia de diseño a corte del panel ØVn (LRFD) y la resistencia a corte admisible Vn/Ω (ASD) de acuerdo con los estados límites de la cedencia a corte, se determinará de la siguiente manera:

Deben cumplir con los requisitos de la sección D1.3 de la norma AISC 341-10 e incluir lo siguiente:

Vn 0.42FytwLcf sin 2

341-Ec (F5-1)

Ø = 0.9 (LRFD) Ω = 1.67 (ASD) Donde: Lcf = Distancia libre entre las alas de la columna, in. (mm) tw = Espesor del alma, in. (mm) α = ángulo de la cedencia del alma en grados, medido en relación con la vertical. Se permite tomar un valor para α de 40º, o se permite calcularlo de la siguiente manera: t L 1 w 2 Ac tan 4 341-Ec (F5-2) 1 h3 1 twh Ab 360I c L Donde: Ab = Área de la sección transversal en un HBE, in2. (mm2) Ac = Área de la sección transversal en un VBE, in2. (mm2) 341-F4.5b

(1) Las almas de los SPSW. (2) Los elementos que conectan las almas a HBEs y VBEs. (3)Las zonas de rótulas plásticas en cada extremo de los HBEs, sobre una región que va desde la cara de la columna a la profundidad de la viga más allá de la cara de la columna. 341-F4.5c

CONEXIONES

SOLDADURA DE DEMANDA CRÍTICA Deben cumplir con los requisitos de las secciones A3.4b e I2.3 de la norma AISC 341-10. 341-F5.6a

CONEXIONES HBE-to-VBE Deben satisfacer los requisitos mostrados para conexiones a momento totalmente restringida (TR).

(2) ZONA PANEL La zona de panel de los VBE junto a la parte superior y la base de los HBE de los SPSW deberá cumplir con: 341-F5.6b

D

3

(1) RESISTENCIA REQUERIDA Se basará en las combinaciones de carga en el Applicable Building Code incluyendo la carga sísmica amplificada. En la determinación de la carga sísmica, Emh deberá tomarse como el corte calculado a partir de la ecuación (E1-1) junto con el corte resultante de la resistencia cedente esperada en tensión de la cedencia de las almas con un ángulo α. 341-F5.6b

3 EMPALMES DE COLUMNAS CONEXIONES DE LAS ALMAS A LOS ELEMENTOS DE BORDE

Deben cumplir con los requisitos de la sección D2.5 de la norma AISC 341-10.

La resistencia requerida de las conexiones de las almas a los HBE y VBE circundantes será igual a la resistencia cedente esperada, en tensión, de las almas calculadas con el ángulo α.

Cuando sean utilizadas las soldaduras para hacer empalmes, éstas deben ser soldaduras de ranura de penetración completa. Los empalmes de columna serán diseñados para desarrollar al menos el 50% de la menor resistencia a flexión disponible de los miembros conectados. Para el cálculo de la resistencia requerida se deben aplicar las ecuaciones F4-2a o F4-2b.

341-F5.6c

341-F5.6d

RESISTENCIA O FUERZA?

ALMAS PERFORADAS (1) RESISTENCIA La resistencia de diseño a corte del panel ØVn (LRFD) y la resistencia a corte admisible Vn/Ω (ASD) de acuerdo con los estados límites de la cedencia a corte, se determinará de la siguiente manera:

Vn 0.42Fytw Lcf 1 Ø=0.9 (LRDF)

0.7D Sdiag

341-Ec.(F5-3)

Ω=1.67 (ASD)

Donde: D = Diámetro de los agujeros, in. (mm) Sdiag = Distancia más corta de centro a centro entre los agujeros. 341-F5.7a (1)

DISTRIBUCIÓN NORMAL DE PERFORACIONES CIRCULARES Una plancha perforada conforme a esta sección es permitida para ser utilizada como el alma de un SPSW. Las almas perforadas tendrán un patrón regular de agujeros de diámetros uniformes espaciados de manera uniforme sobre toda el área del alma de la plancha en un patrón matriz de modo que los agujeros estén alineados diagonalmente con un ángulo uniforme en la vertical . Los bordes de las aberturas deben tener una rugosidad superficial de 500 μ-in. (13 micras) o menor. 341-F5.7a

(2) ESPACIO Sdiag ≥ 1.67D.

(3) RÍGIDEZ

La distancia entre los primeros agujeros y las conexiones de las almas a los HBEs y VBEs será como mínimo D, pero no excederá de (D + 0.7Sdiag). 341-F5.7a (2)

La rigidez de las planchas de de relleno perforadas regularmente se calculará con el espesor efectivo del alma de la placa dado por: 1 t eff

(4)ESFUERZO A TENSIÓN EFECTIVO ESPERADO Este será utilizado en lugar del esfuerzo de tensión efectivo para el análisis de esta sección es: RyFy (1- 0.7D / Sdiag). 341-F5.7a (4)

4

1

D 4 S diag

D 4 S diag 1

N r D sin Hc

tw

341-Ec.(F5-4)

Donde: Hc = Altura libre de la columna (y webplate) entre las alas de la viga, in. (mm) Nr = Número de filas horizontales de perforaciones. tw = Ancho de la web-plate, in. (mm) 341-F5.7a (3)

Esas líneas no las entiendo L

Quarter-circular cut-outs are permitted at the corners of the webs provided that the webs are connected to a reinforcement arching plate following the edge of the cutouts. The plates shall be designed to allow development of the full strength of the solid web and maintain its resistance when subjected to deformations corresponding to the design story drift. This is deemed to be achieved if the following conditions are met.

REINFORCED CORNER CUT-OUT

4

341-F5.7b

Las planchas se diseñarán para permitir el desarrollo de toda la fuerza del alma sólida y mantener su resistencia cuando sean sometidas a deformaciones correspondientes a la deriva de piso de diseño. Se considerará que se ha alcanzado cuando se cumplan las siguientes condiciones.

¿Diseño para Tensión?

SI

DISEÑO PARA FUERZAS DE LAS CONEXIONES VIGA-COLUMNA

LRFD

Ry Fytw R 2 4e

Pu

341-Ec.(F5-5a)

LRFD

Pu

ASD

Pa

Ry FytwR2 /1.5 4e

R1

15 EI y 16 e 2

Mu Pue

341-Ec.(F5-5b)

H

341-Ec.(F5-7a)

341-Ec.(F5-8a)

ASD

Donde: R = Radio del cut-out, in. (mm) Ry = Relación de la Tensión Cedente Esperada a la tensión cedente mínima especificada.

e

NO

Pu

2 / 2 in. (mm) 341-Ec.(F5-6)

15EI y 1.5 16e

Ma Pae

341-F5.7b(1)

2

341-Ec.(F5-7b)

H

341-Ec.(F5-8b)

Donde: E= Módulo de Elasticidad, ksi (MPa) H = altura del piso, in. (mm) Iy = Momento de inercia de la plancha sobre el eje y, in4. (mm4) Δ = Deriva de piso de diseño, in. (mm) 341-F5.7b(2)

FIN