ConexionesPrecalificadas SMF IESV2011 R0

8/11/2019 ConexionesPrecalificadas SMF IESV2011 R0

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Luis A. Nez Corao Ingeniero Civil UCABINESA C.A.

Gerente de Proyectos de Infraestructura1


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Normativa Aplicable

Diseo Conceptual Sismorresistente

Prticos Resistentes a Momento Tipo SMF

Antecedentes

Nociones Bsicas

Criterios Normativos

Conexiones Precalificadas a Momento

Introduccon

Tipos de Conexiones

Ejemplo Conexin tipo End Plate 4S

Ejemplo Conexin tipo Flange Plate

Temario:

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Normativa Aplicable

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 IntermediateSteel Moment Frames for Seismic Applications

ANSI/AISC 358-05 Supplement N1 (June 2009) PrequalifiedConnections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for

Seismic Applications"

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Normativa Aplicable

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Normativa Aplicable

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Establecer un Diseo Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frgiles yPropiciar Mecanismos Dctiles.

Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementos Fusiblesque entrarn en cedencia durante un evento ssmico.

Los elementos Fusibles deben ser capaces de desarrollar incursionesinelsticas significativas y de disipar energa durante un evento ssmico

Disear el resto de los elementos del sistema resistente a sismo con lacondicin de que permanezcan en el rango elstico al presentarse las fallas

dctiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles.

Las Conexiones de los elementos Fusibles deben ser diseadas en funcina la capacidad inelstica esperada de los mismos.

Las conexiones del resto de los elementos del sistema resistente a sismodeben ser diseadas para las fuerzas que se producen al presentarse las

fallas ductiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles

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Factor de Reduccin de Respuesta RPara poder utilizar del Factor de

Reduccin de Respuesta R, se

debe dotar a la estructura de los

mecanismos dctiles exigidos

en el nivel de diseo respectivo


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Prticos Resistentes a Momento Tipo SMFAntecedentesLos prticos de acero resistentes a momento son un sistema estructural

comnmente usado en zonas con amenaza ssmica intermedia y alta, cuya

estabilidad ante acciones ssmicas, depende de la rigidez y resistencia de las

conexiones viga-columna.

Este sistema se consideraba uno de los ms dctiles y confiables hasta el

descubrimiento inesperado de fallas frgiles en tales conexiones, ocurridas

durante los sismos de Northridge (1994) y Kobe (1995).

El descubrimiento de estos daos, inconsistentes con el comportamientoesperado, gener la bsqueda de nuevos detalles de conexin, as como

especificaciones para su respectivo diseo a partir de investigaciones

experimentales.

Los resultados obtenidos de estas investigaciones indujeron a cambios en las

normas.8


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Prticos Resistentes a Momento Tipo SMFAntecedentes

Criterio de Diseo pre-Northrigde Criterio de Diseo post-Northrigde

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Prticos Resistentes a Momento Tipo SMFNociones Bsicas

Actualmente conforme a las Normas ANSI/AISC

358-05 Prequalified Connections for Special and

Intermediate Steel Moment Frames for Seismic

Applications y ANSI/AISC 341 SeismicProvisions for Structural Steel Buildings, se

requiere que las conexiones viga-columna

resistentes a momento en sistemas Special

Moment Frames, SMF se diseen para las

Fuerzas Resistentes Mximas Probables de la

viga a conectar considerando la formacin dertulas plsticas en la misma ante acciones

gravitacionales y ssmicas, a fin de permitir que

la estructura incursione de manera estable en el

Rango inelstico y disipe energa sin que se

presente una falla frgil en la conexin.

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Desempeo Estructural:

Sistema capaces de desarrollar

ductilidad, disipacin de Energa

e incursiones inelsticas

significativas.

Los mecanismos que pueden

presentarse son:

Cedencia por flexin en lasVigas.

Cedencia por corte en lazona del Panel.

Cedencia por flexin y fuerzaaxial en Columnas.

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Rtula Plstica en la

columna condicin

indeseable y probable

colapso

CRITERIO:

Viga Dbil Columna Fuerte

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Condicin Deseada

Mecanismo de

probable colapso13


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Prticos Resistentes a Momento Tipo SMFCriterios Normativos

Alas de Vigas

a.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las seccionesdeben ser Compactas Ssmicas (lps), a fin de limitar el pandeo

local.

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

Almas de Vigas

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A medida que se aumenta

la relacin de esbeltez de

las alas, se manif iesta elpandeo local, reduciendo

la posibi lidad de la

aparicin de la rtula

plstica y de disipar

energa.15


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Alas de Columnas

b.1) Relacin Ancho-Espesor (Perfiles Doble T): Las secciones deben

ser Compactas Ssmicas (lps), a fin de limitar el pandeo local.

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

Almas de Columnas

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Lb= Distancia entre

arriostramientos laterales

ry= Radio de Giro Menor

Las Alas de las Vigas del sistema resistente a sismos

deben estar debidamente arriostradas lateralmentepara controlar el pandeo lateral torsional de las

mismas.

c) Arr iostramiento Lateral de Vigas (9.8 AISC Seismic Provisions )

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d.1) En las Uniones Viga-Columna deben incorporarse planchas de

continuidad de conformidad a las conexiones precalificadasutilizadas

d) Planchas de Continuidad (9.5 AISC Seismic Provisions )

tcp Mayor Valor entre (tbf-1 y tbf-2)18


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e.1) Para establecer un Criterio Columna Fuerte Viga Dbil, debe

cumplirse en cada junta la Relacin de Momentos presentada, salvoalgunas excepciones

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

De no cumplirse la relacin de

momentos presentada podra

generarse un Mecanismo de

colapso de piso al desarrollarse

rtulas plsticas en columnas del

mismo nivel.19


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e.2) Defin icin de Momentos Mximos Probables en Vigas y

Columnas.

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

Sumatoria de las resistencias tericas a flexin plstica de

las columnas incluyendo la reduccin de la carga axial

mayorada, ubicadas en los extremos (superior e inferior) de

las conexiones a momentos de las vigas, proyectadas

sobre en el punto de interseccin de los ejes baricntricos

de vigas y columnas que concurren al nodo.

Sumatoria de las resistencias esperadas a flexin ubicadas

en las rtulas plsticas de las vigas, proyectadas sobre el

punto de interseccin de los ejes baricntricos de las vigas

y las columnas que concurren al nodo.

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PrticosResistentes a Momento Tipo SMFCriterios Normativos

e.3) Definicin de Mpry Vuv

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e.4) Momentos de Vigas y Columnas en el punto de Interseccin de

sus ejes baricntricos .

M*pc= M*pc-Superior+ M*pc-Inferior

M*pb= M*pb-Izquierda+ M*pb-Derecha

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e.5) Clculo de M*pb.

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e.6) Clculo de M*pc

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e.7) Definicin de Mpc y Vuc

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e.8) Disposiciones mnimas para el pre-dimensionamiento

Zxc / Zxb

Numero de Vigas A36 A36 (plates) A572 G42 A992 A572 G50 A588

Dos 2,50 2,18 1,80 1,74 1,74 1,74

Una 1,25 1,09 0,90 0,87 0,87 0,87

Relacion Minima de Mdulos Plsticos bajo la condicion de Vigas

Conectadas en las Alas (Eje Mayor) de la Columna con Perfiles Doble T

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http://tablavigadebil-columnafuerte-r0.xls/


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f.1) Distribucin de Fuerzas en la Zona del Panel (Junta Viga-

Columna)

f) Zona del Panel (9.3 AISC Seismic Provisions )

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f.2) Clculo de Mfy Vuc Vuc= (2 Mpc/ Lv )

Mpc= Zc(Fyc- Puc/Ag )

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f.3) Definicin de Rv (Resistencia a Corte)


Cuando Pu0.75 Pyen laColumna:

Cuando Pu> 0.75 Pyen la Columna (No Recomendado):

Pu: Carga Axial Mayorada actuando en la zona del Panel 29


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f.4) Incorporacin de planchas de refuerzo en el alma de columnas

en la zona del panel


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Conexiones Precalificadas a MomentoIntroduccin

La base experimental es

fundamental para la validacin

de las formulaciones

matemticas que dan sustento

a los procedimientos de diseo

de cada uno de los tipos de

conexiones a momento

desarrollados

Rtulas plsticas

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RigidL

ink

Lateral Support

Typ.Composite

Slab

Pin SupportRigidLink

W24x68 W24x68

Test Column

Reaction

Frame

ActuatorTest Frame

W14x257


Esquema General

del Ensayo realizado

por el profesorThomas Murray en

Virginia Tech

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Conexiones Precalificadas a MomentoIntroduccinLas evidencias experimentales demuestras la posibilidad de fallas dctiles

(cedencia) y fallas frgiles a evitar (fracturas)

Rtula Plstica en

conexin End-Plate

8EsFractura en la seccin neta en

conexin tipo Flange-Plate

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Modelo Experimental

Despus de completar al menos un ciclo

de carga con 0.04 radianes, la

resistencia a flexin medida en la cara

de la columna, debe ser al menos 0.80

Mpde la viga conectada

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Modelo Experimental desarrollado en UT Austin -Texas

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Modelo Experimental desarrollado en UT Austin -Texas

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0.8 Mp

- 0.8 Mp

M0.04 0.8 Mp

M0.04 0.8 Mp

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Planchas de

ContinuidadPlanchas

Adosadas al Alma

Rigidizador

Ejemplo Conexiones tipo End-Plate

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Conexin t ipo

Flange Plate

Ejemplo de otras conexiones

Viga de

Seccin

reducida 39


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Para las conexiones viga columna en conformidad con los Lineamientos

previstos en la Norma ANSI/AISC 358-05 Prequalified Connections for

Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications y

ANSI/AISC 341 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, se tienen

las siguientes conexiones Precalificadas.

(1) BOLTED UNSTIFFENED AND STIFFENED EXTENDED END-PLATEMOMENT CONNECTIONS

(2) REDUCED BEAM SECTION (RBS) MOMENT CONNECTIONANSI/AISC

(3) BOLTED FLANGE PLATE (BFP) MOMENT CONNECTION

(4) WELDED UNREINFORCED FLANGEWELDED WEB (WUFW)MOMENT CONNECTION

(5) KAISER BOLTED BRACKET (KBB) MOMENT CONNECTION

Conexiones Precalificadas a MomentoTipos de Conexiones (9.2 AISC Seismic Provisions )

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Para las conexiones viga columna en conformidad con los Lineamientos

previstos en la Norma ANSI/AISC 358-05 Prequalified Connections for

Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications y

ANSI/AISC 341 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, se tienen

las siguientes conexiones Precalificadas.

Distintos factores de reduccin o minoracin en los estados lmites incluidos

en la 358:

Specification and Ductile Limit States d= 0.9Seismic: Non-Ductile Limit State n= 0.75

Prequalified: Ductile Limit States d= 1.0

Non-Ductile Limit States n= 0.9


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Conexin con Plancha Extrema (End Plate). 6.0 AISC Prequalified

Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic

Applications"

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Conexin con Plancha Extrema (End Plate). 6.0 AISC Prequalified

Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic

Applications"

El recorte tradicional

para acceso de la

soldadura (Weld Access

Hole) NO ESTA

PERMITIDO, porqueocurre fractura

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Conexin con Viga de Seccin Reducida (RBS). 5.0 AISC ANSI/AISC 358

Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames

for Seismic Applications"

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Protected Zone

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Bolted Flange Plate (BFP). 7.0 AISC Supplement N1 ANSI/AISC 358



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Ensayo en la

Universidad deCalifornia en

San Diego

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Zona de Fractura

Fractura en el rea neta

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Welded Unreinforced Flange-Welded Web (WUF-W): 8.0 AISC Supplement

N1 ANSI/AISC 358 Prequalified Connections for Special and Intermediate

Steel Moment Frames for Seismic Applications"

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Kaiser Bolted Bracket (KBB). 9.0 AISC Supplement N1 ANSI/AISC 358



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Kaiser Bolted Bracket (KBB). 9.0 AISC Supplement N1 ANSI/AISC 358



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ConXtech Moment Connection

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Ing. Luis A. Nez CoraoGerente de Proyectos de Infraestructura.

INESA C.A.

[email protected]

[email protected]

Centro Solano Plaza, Piso 2 ofic ina 2C

Av. Fco. Solano con Cal le la Iglesia

Sabana Grande 1050, D.C.

58-412-623.1909

58-212-761.6107 / 7872

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Bibliografa

Documents

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