AISC 341 EJEMPLOS ESPAÑOL - La Universidad Del Zulia

8/19/2019 AISC 341 EJEMPLOS ESPAÑOL - La Universidad Del Zulia

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIA

POSTGRADO DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL

CÁTEDRA: ACERO AVANZADO

EJEMPLOS DE DISEÑO SÍSMICODE ESTRUCTURAS METÁLICAS

SEGÚN AISC 341

Coordinador: Dr. Ing. Sebastián A. Delgado

Participantes:Ing. Francisco Almarales

Ing. Rubén BarbozaIng. Virgilio Cordero

Ing. Marismeldy EspinozaIng. Audy Ferrer

Ing. Osleiner GonzálezIng. Joselin Madueño

Ing. Jesús RivasIng. Virginia Romay

Ing. Diego RosalesIng. Alexander Yedra

Ing. Rita Zuñiga


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PRÓLOGO

Este documento es una recopilación de los ejercicios planteados en los ejemplos de diseño Sísmico del AISC 341 del año

2005, en el cual no sólo se realiza la traducción de dichos ejemplos, sino que además se cambian las unidades al sistema MKS

y se actualiza su desarrollo a la norma AISC 341 del año 2010, por lo tanto, representan una actualización del material

originalmente usado. El documento servirá de guía en idioma español a estudiantes y profesionales que deseen realizar undiseño o su revisión manual para diferentes capacidades de disipación de energía que se desee adoptar en el proyecto.

Los ejemplos fueron realizados por los estudiantes del programa de Maestría en Ingeniería Estructural de la Universidad del

Zulia, Maracaibo, a quienes fueron asignados de manera aleatoria en la cátedra de Acero Avanzado, dictada por el Dr. Ing.

Sebastián Delgado, para luego ser recopilados en esta guía.


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ÍNDICE

EJEMPLO 2.1. DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO EN PÓRTICO ARRIOSTRADO ........................................................... 4

EJEMPLO 2.2. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO ............................................................................. 7

EJEMPLO 2.3. DISEÑO DE CONEXIÓN ENTRE ARRIOSTRAMIENTO Y VIGA/COLUMNA EN PÓRTICO

ARRIOSTRADO.......................................................................................................................................................................... 8

EJEMPLO 2.4. CHEQUEO DE DERIVAS EN PÓRTICOS A MOMENTO ........................................................................... 20

EJEMPLO 2.5. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO A MOMENTO. .............................................................................. 21

EJEMPLO 2.6. DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO A MOMENTO. ........................................................................................ 28

EJEMPLO 2.7. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA-COLUMNA EN PÓRTICO A MOMENTO. ............................................. 31

EJEMPLO 3.1. DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO CONCÉNTRICO DE BAJA DUCTILIDAD - HSS ............................ 36

EJEMPLO 3.2. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE BAJA

DUCTILIDAD ........................................................................................................................................................................... 39

EJEMPLO 3.3. DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE BAJA DUCTILIDAD 42

EJEMPLO 3.4. DISEÑO DE CONEXIÓN SOLDADA DE ARRIOSTRAMIENTO A VIGA / COLUMNA ......................... 46

EJEMPLO 3.5 OCBF DISEÑO DE CONEXIÓN ENTRE ARRIOSTRAMIENTO Y VIGA/COLUMNA - APERNADA. ... 58

EJEMPLO 3.6 DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO TUBULAR EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE

DE ALTA DUCTILIDAD ......................................................................................................................................................... 68

EJEMPLO 3.7 DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO (PERFIL W) EN PÓRTICO ARRIOSTRADO

CONCÉNTRICAMENTE DE ALTA DUCTILIDAD............................................................................................................... 70

EJEMPLO 3.8 DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE ALTA

DUCTILIDAD ........................................................................................................................................................................... 72

EJEMPLO 3.9 DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE ALTA DUCTILIDAD 74

EJEMPLO 3.10. DISEÑO DE CONEXIÓN ARRIOSTRAMIENTO-VIGA SCBF ................................................................. 78

EJEMPLO 3.11. SCBF DISEÑO DEL ARRIOSTRAMIENTO PARA LA CONEXIÓN VIGA/ COLUMNA ....................... 91

EJEMPLO 3.15. DISEÑO DE VIGA FUERA DEL ESLABÓN EN PÓRTICOS CON ARRIOSTRAMIENTOS

EXCÉNTRICOS. ..................................................................................................................................................................... 140 EJEMPLO 3.16. DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO DE UN PÓRTICO ARRIOSTRADO EXCÉNTRICAMENTE. ...... 145

EJEMPLO 3.17. DISEÑO DE COLUMNA DE UN PÓRTICO ARRIOSTRADO EXCÉNTRICAMENTE......................... 153

EJEMPLO 4.1. CHEQUEO DE DERIVAS Y ESTABILIDAD EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE BAJA

DUCTILIDAD ......................................................................................................................................................................... 189

EJEMPLO 4.2. DISEÑO DE COLUMNAS EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE BAJA DUCTILIDAD ... 192


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EJEMPLO 4.3. DISEÑO DE VIGA DE PÓRTICO ESPECIAL RESISTENTE A MOMENTO DE BAJA DUCTILIDAD. 199

EJEMPLO 4.4. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA – COLUMNA DE PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE BAJA

DUCTILIDAD ......................................................................................................................................................................... 202

EJEMPLO 4.5. CHEQUEO DE DERIVA Y ESTABILIDAD EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE

DUCTILIDAD MODERADA ................................................................................................................................................. 209

EJEMPLO 4.6. DISEÑO DE COLUMNA DE PÓRTICO RESISTENTE A MOMENTO DE DUCTILIDAD MODERADA

.................................................................................................................................................................................................. 212

EJEMPLO 4.7. DISEÑO DE VIGA DE PÓRTICO A MOMENTO DE DUCTILIDAD MODERADA ............................... 217

EJEMPLO 4.8. DERIVA DE PISO Y VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD EN PÓRTICO RESISTENTE A MOMENTO

DE ELEVADA DUCTILIDAD ............................................................................................................................................... 221

EJEMPLO 4.9. DISEÑO DE COLUMNAS EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE ELEVADA DUCTILIDAD.

.................................................................................................................................................................................................. 224

EJEMPLO 4.10. DISEÑO DE VIGAS EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE ELEVADA DUCTILIDAD. .. 232 EJEMPLO 4.11. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA-COLUMNA EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE

ELEVADA DUCTILIDAD ...................................................................................................................................................... 239

EJEMPLO 4.12 DISEÑO DE EMPALME DE COLUMNAS PARA CARGAS GRAVITACIONALES EN EDIFICIOS

APORTICADOS RESISTENTES A MOMENTO. ................................................................................................................. 248

EJEMPLO 4.13 DISEÑO DE EMPALMES EN COLUMNAS EN PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTO DE

ELEVADA DUCTILIDAD ...................................................................................................................................................... 254


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EJEMPLO 2.1. DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO EN PÓRTICO ARRIOSTRADO

El arriostramiento BR-1 en la Figura 2-1, seleccione una sección de ángulos dobles, ASTM A36 (Fy = 2530 kgf/cm2, Fu =

4080 kgf/cm2) para resistir las siguientes cargas axiales. El código de construcción aplicable especifica el uso de ASCE 7 para

el cálculo de cargas.

A partir de ASCE 7, se tiene que esta estructura es asignada a la Categoría Sísmica de Diseño A (ρ = 1.0) y SDS = 0.153.

Asuma que los extremos del arriostramiento están articulados y restringidos sin traslación.

Usando las combinaciones de carga básicas dispuestas según ASCE 7, Sección 2.3.2 con la Excepción 1, la carga a

compresión máxima en el arriostramiento es,

Y la máxima carga a tracción en el arriostramiento es,

La longitud del arriostramiento es,

y

Esta longitud no arriostrada ha sido determinada calculando la distancia entre los puntos de trabajo basados en la intersección

de los ejes del arriostramiento, de la columna y de las vigas, y usando K = 1,0. Longitudes no arriostradas más corta pueden

ser usadas si estas son justificadas por el diseñador.


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SELECCIONAR EL TAMAÑO DEL ELEMENTO DE ARRIOSTRAMIENTO

Asumiendo que la resistencia a compresión del elemento de arriostramiento es el estado límite que controla el diseño, y

usando el Manual Tabla 4-9, se ha seleccionado una sección 2L150x100x8 LLBB. La resistencia de diseño del elemento a

compresión es, Como , la sección 2L150x100x8 LLBB es adecuada. Además, según la Tabla 4-9 del Manual, al menos dos pernosconectores intermedios soldados o pretensados deben ser considerados.

Figura 2-1. Elevaciones de pórtico arriostrado para Ejemplos 2.1 y 2.2.

Para la planta de techo, ver Figura 2-5.


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CHEQUEAR LA ESBELTEZ DEL ELEMENTO

La especificación de la Sección E6.2 exige que la esbeltez del elemento individual entre conectores debe ser menor a tres

cuartos de la esbeltez del miembro armado.

Asumiendo dos conectores, la longitud entre conectores es,

Usando la Tabla 1-7 del Manual, la esbeltez entre conectores es,

CHEQUEAR LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL ELEMENTO DE ARRIOSTRAMIENTO

A partir de la Tabla 5-8 del Manual, la resistencia de diseño del arriostramiento por cedencia en la sección gruesa es,

Como , la sección 2L150x100x8 LLBB es adecuada.Usar un 2L150x100x8 LLBB con 1 cm de separación y dos conectores intermedios para el elemento de arriostramiento BR-1.

Note que los conectores intermedios pueden ser soldados o empernados pretensionados. Si se emplean conectores intermedios

empernados, se debe chequear la ruptura en la sección neta del arriostramiento.

La sección neta debe ser chequeada igualmente en la conexión; ver Ejemplo 2.3.


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EJEMPLO 2.2. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO

La columna C-1 en la Figura 2-1, seleccione una sección de perfil W, ASTM A992 (Fy = 3515 kgf/cm 2, Fu = 4570 kgf/cm2)

con una profundidad nominal de 30,48 cm para resistir las siguientes cargas axiales. El código de construcción aplicable

especifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de cargas.

A partir de ASCE 7, se tiene que esta estructura es asignada a la Categoría Sísmica de Diseño A (ρ = 1.0) y S DS = 0.153.

Asuma que los extremos de la columna están articulados y arriostrados traslacionalmente con respecto a sus ejes X-X y Y-Y.

Usando las combinaciones de carga básicas dispuestas según ASCE 7, Sección 2.3.2 con la Excepción 1, la carga a

compresión máxima en la columna es,

Y la máxima carga a tracción en la columna es,

Según ASCE 7, como Tu > 0, no hay tensión neta (levantamiento) sobre la columna.

Usando la Tabla 4-1 del Manual, con KL = 4,30 m, el perfil W12 más ligero con resistencia a compresión mayor a 112672 kgf

es un W12x40.

Como

, la sección W12x40 es adecuada.

Usar un W12x40 para la Columna C-1 del pórtico arriostrado.


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EJEMPLO 2.3. DISEÑO DE CONEXIÓN ENTRE ARRIOSTRAMIENTO Y VIGA/COLUMNA EN

PÓRTICO ARRIOSTRADO

La junta J-1 en la Figura 2-1, Diseñe la conexión entre el arriostramiento, la viga y la columna. Use una cartela concéntrica

para el arriostramiento y soldada a la viga con electrodos E70XX. Conecte la cartela y la viga a la columna empleando una

conexión empernada con plancha simple y pernos ASTM A325. Use ASTM A36 (Fy = 2530 kgf/cm2, Fu = 4080 kgf/cm2)

para el material de la plancha; asuma que la columna y el arriostramiento son como los diseñados en los Ejemplos 2.1 y 2.2,

respectivamente, y que la viga es un perfil W18x35, ASTM A992 (Fy = 3515 kgf/cm2, Fu = 4570 kgf/cm2). El código de

construcción aplicable especifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de cargas.

La fuerza de corte en la viga, coincidente con la fuerza axial en el arriostramiento, es .

A partir de los Ejemplos 2.1 y 2.2, el arriostramiento tiene una sección de ángulo doble 2L150x100x8, ASTM A36 y la

columna tiene una sección de ala ancha W12x40, ASTM A992.

̅ DISEÑO DE CONEXIÓN ARRIOSTRAMIENTO-CARTELA

Del ejemplo 2.1,

Usando la Tabla 7-4 del Manual, para pernos ASTM A325SC de 3/4" de diámetro, a corte doble, superficies de contacto Class

B, con agujeros organizados en la cartela, y agujeros estándar en el arriostramiento,

Pruebe considerando tres pernos de 3/4" de diámetro, separados a 7,60 cm.


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CHEQUEO DE SECCIÓN NETA DEL ARRIOSTRAMIENTO POR RESISTENCIA A TRACCIÓN

El área neta del arriostramiento es.

̅

CHEQUEO DE RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO DEL PERNO EN ARRIOSTRAMIENTO

Para compresión, usando la Tabla 7-5 del Manual, con s = 7,60 cm, la resistencia al aplastamiento es,

Un chequeo similar para la fuerza a tracción usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual, con s = 7,60 cm y Le = 5,10 cm,

demuestra que,


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CHEQUEO DE RESISTENCIA A CORTE DEL PERNO

Usando la Tabla 7-1 del Manual, para el caso en el que se incluye la rosca en el plano de corte, la resistencia a corte del perno

es,

Por inspección, la ruptura del bloque de cortante no controla para la sección 2L150x100x8 del arriostramiento.

Usar (3) pernos ASTM A325SC para conectar los ángulos que componen el miembro de arriostramiento a la cartela.

Usar superficies de contacto Clase B, agujeros estándar en el arriostramiento, y agujeros de mayor tamaño para la

cartela.

SELECCIONAR UN ESPESOR DE PRUEBA PARA LA CARTELA

A partir del Ejemplo 2.1, el espaciamiento entre las caras de los ángulos es de 1,00 cm. Para compresión, usando la Tabla 7-5del Manual para resistencia al aplastamiento con s = 7,60 cm, el mínimo espesor requerido para la cartela es,

Un chequeo similar para la fuerza a tracción usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual, con s = 7,60 cm y Le = 5,10 cm, muestra

que el espesor mínimo es menor que el requerido por compresión.

Probar con un espesor de cartela de 1,00 cm. Asuma una geometría inicial para la conexión, como la mostrada en la Figura 2 -

2.

CHEQUEO DE RESISTENCIA AL PANDEO POR COMPRESIÓN EN LA CARTELA

El ancho Whitmore es,

√

√

La longitud promedio de la cartela más allá de la conexión sobre el ancho Whitmore, es aproximadamente de 15,88 cm.

Asumiendo una condición empotrada en ambos extremos, K ,


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De la Tabla 4-22 del Manual, . La resistencia al pandeo por compresión es entonces,

Alternativamente, puede ser usada la Tabla 1-7. La longitud efectiva de la cartela en compresión es,

Interpolando de la Tabla 1-7 para un espesor de cartela de 1,00 cm, con , la resistencia de diseño de pandeo

por compresión de la cartela es,

Por lo tanto, el espesor de la cartela es adecuado, aunque otros chequeos son requeridos como se muestra a continuación.

Figura 2-2. Geometría inicial de la conexión para el Ejemplo 2.3.


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DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS INTERFACES EN LA CONEXIÓN

Las fuerzas en las uniones cartela-viga y cartela-columna son determinadas usando el Método de Fuerza Uniforme. Los planos

de fuerzas uniformes se establecerán como la línea de pernos de la columna y la interfaz cartela/viga. La suposición de un

plano de fuerza uniforme en la línea de pernos de la columna permite que los pernos en la conexión de la columna a ser

diseñados por corte únicamente (sin excentricidad). Sin embargo, esta suposición conveniente para el diseño de conexión

requiere que un momento correspondiente puede resolverse en el diseño de los miembros. En este caso, el momento será

asignado a la viga.

Cabe señalar que esta suposición es diferente de la realizada para los casos típicos del Método de Fuerza Uniforme que

aparecen en el manual y no es un requisito para este tipo de conexión. Puntos de trabajo apropiados y planos de la fuerza

uniforme a menudo se pueden seleccionar convenientemente para equilibrar la ingeniería, la fabricación, y la economía.

Usando le geometría de la conexión dada en la Figura 2-2 y el análisis encontrado en la Parte 13 del Manual, páginas 13-10,

̅ Ya que la conexión cartela-viga es más rígida que la conexión cartela-columna, se puede suponer que la viga resiste el

momento generado por la excentricidad entre los centroides de la conexión acartelada real y los centroides ideales calculados

usando el Método de Fuerza Uniforme. Por lo tanto,

̅


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|| | | DISEÑO DE SOLDADURA EN UNIÓN CARTELA-VIGA

Tratando las soldaduras como líneas,

Las fuerzas a lo largo de la interface cartela-viga son,

Ya que ⁄ , es necesario aplicar el factor de distribución de esfuerzos de soldadura. Para un análisis delfactor de distribución de esfuerzo de soldadura de 1,25, ver parte 13 del Manual, páginas 13-11.


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Por derivación de la resistencia al corte de la soldadura de filete, se tiene que Φr n = 249 kgf/cm (Ver Manual, Parte 8)

Alternativamente, las Tablas de Grupos de Soldaduras Cargadas Excéntricamente expuestas en la Parte 8 del Manual,

pueden ser empleadas. El ángulo de la carga con respecto al eje longitudinal del grupo de soldaduras es,

El ángulo tabulado más cercano, pero menor que, el ángulo de carga calculado es 45º. Interpolando a partir de la Tabla 8-4

del Manual, con 45º y usando k = 0, Los esfuerzos promedio y máximo de soldadura no se determinan cuando se utiliza este método, por lo que el factor de

distribución de esfuerzos de soldadura se debe aplicar a menos que los cálculos adicionales establezcan que la relación

entre el esfuerzo máximo y el esfuerzo promedio de soldadura sea mayor o igual a 1,25

De la tabla de especificaciones J2.4, el tamaño mínimo de soldadura filete permitido para las piezas que se están conectados es

de 5 mm.

Utilice soldadura filete de 29,25 cm de largo, en ambas caras, de 5 mm de espesor, para conectar la cartela a la viga.

CHEQUEO DE RUPTURA DE CARTELA EN LA SOLDADURA DE LA VIGA

Un método conservador para determinar el espesor de cartela mínimo requerido para transferir las fuerzas de corte y de

tensión es para ajustar la resistencia a la rotura por corte de la cartela igual a la resistencia de la soldadura (basado en la fuerza

resultante). Por lo tanto, un chequeo satisface tanto la ruptura por corte como los criterios de ruptura por tensión (ver Manual

Parte 9).


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CHEQUEO DE CEDENCIA LOCAL EN ALMA DE LA VIGA

La fuerza de la viga es aplicada a una distancia medida a partir del extremo de la misma. Como ,

CHEQUEO DE POR DESGARRAMIENTO EN ALMA DE LA VIGA

Usando la Tabla 9-4 del Manual, con N/d > 0,2:

DISEÑO DE CONEXIÓN CARTELA-PLANCHA

La fuerza resul tante que será resistida por los pernos en la cartela es,

Según Tabla 7-1 del Manual, son requeridos (2) pernos ASTM A325N, de 3/4" diámetro.

Usar (2) pernos ASTM A325N para conectar la cartela a la columna.

Usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual para aplastamiento de la cartela con s = 7,60 cm y Le = 5,10 cm,


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Por inspección, la ruptura por bloque de cortante no gobierna en esta conexión.

Usar una cartela de 1,00 cm de espesor.

DISEÑO DE CONEXIÓN PLANCHA CON VIGA-COLUMNA

Las fuerzas en la conexión son ,

La fuerza resultante que será resistida por lo pernos es,

Según Tabla 7-1 del Manual, son requeridos (3) pernos ASTM A325N, de 3/4" diámetro.

. Cabe destacar que tres pernos es la profundidad mínima de conexión para cubrir T/2 para la viga W18.

Usar (3) pernos ASTM A325N para conectar la viga a la columna.

Usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual para el aplastamiento del alma de la viga con s = 7,60 cm y Le = 5,10 cm,

Por inspección, la ruptura por bloque de cortante no gobierna.

DISEÑO DE SOLDADURA ENTRE LA COLUMNA Y LA PLANCHA

Las fuerzas en la conexión entre la plancha y el ala de la columna son,


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Se supondrá que las cargas de tensión y compresión son resistidas por segmentos de plancha que se extienden 3,80 cm de los

pernos exteriores en cada grupo de pernos, y la fuerza de corte y el momento son resistidos por toda la longitud completa de la

plancha. Tratando las soldaduras como una línea,

En base a la hipótesis anterior, la fuerza máxima en la soldadura se producirá en el grupo de pernos más corto (cartela). Las

fuerzas de conexión en esta zona son,

Considerando el espesor del ala de la columna y suponiendo que el espesor de la plancha será similar al espesor de la cartela

de la Especificación de la Tabla J2.4, el tamaño mínimo de cordón de soldadura es de 5 mm. Este requisito de la

Especificación para el tamaño mínimo de la soldadura puede ser revisado después de que se determinó el espesor de la

plancha.

TAMAÑO DE LA PLANCHA

Usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual, el mínimo espesor de la plancha por aplastamiento de la cartela a la conexión se

plancha con pernos es ,

Cabe destacar que la distancia borde gobierna para un perno.


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Usando las Tablas 7-5 y 7-6 del Manual, el mínimo espesor de la plancha por aplastamiento de viga a la conexión se plancha

con pernos es ,

Los espesores de la plancha requerida para resistir las fuerzas de corte y tracción individualmente son,

Por lo tanto, el espesor requerido para la plancha es,

Probar un espesor de plancha de 1,00 cm. Para el pandeo por compresión de la plancha, suponer K = 0,65. El radio de giro

para una amplia franja de 2,50 cm de plancha es,

√ √ Como

⁄ , y la resistencia a compresión de la plancha es,

Nuevamente, usando los segmentos de plancha extendiendo 3,80 cm desde los pernos más externos para resistir compresión,


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Usar 1,00 cm de espesor de plancha para conectar la viga y la cartela a la columna.

De la Tabla J2.4 de la Especificación, la soldadura de filete de 5 mm entre la columna y la plancha simple cumple con los

requerimientos de espesores mínimos.

Usar longitud completa de soldadura de filete de 5 mm, a ambos lados, para conectar la plancha simple a la columna.

El diseño final de la conexión y su geometría se muestra en la Figura 2-3.

Figura 2-3. Diseño final de la conexión para el Ejemplo 2.3.


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EJEMPLO 2.4. CHEQUEO DE DERIVAS EN PÓRTICOS A MOMENTO

El pórtico a momento mostrado en la Figura 2-4. El código de construcción aplicable especifica el uso de ASCE 7 para

requerimientos de derivas. Determine si el segundo nivel del pórtico satisface dichos requerimientos de deriva.

A partir de ASCE 7, se tiene que esta estructura es calificada sísmicamente según su Uso dentro del Grupo I, y asignada a la

Categoría Sísmica de Diseño A, Cd = 3, I = 1,00.A partir de un análisis elástico de segundo orden de la estructura, la deriva de entrepiso entre la base y el segundo nivel es, El diseño de derivas y las derivas límites por nivel son los estipulados por el Código de Edificación aplicable. A partir de

ASCE 7, la deriva máxima permisible por nivel, , es , donde la altura de piso por debajo del nivel x.

Figura 2-4. Elevación del pórtico a momento para los Ejemplos 2.4, 2.5 y 2.6.

La norma ASCE 7 define el diseño de derivas por nivel como , la deflexión del nivel x en el centro de masa como, Al comparar la deriva de diseño del piso con la deriva permitida, parece que este pórtico ha sido sobrediseñado

significativamente. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los requisitos sísmicos de deriva pueden no regir el diseño de

este pórtico. En este caso, las proporciones del pórtico fueron obtenidas de los requisitos de servicio de deriva por viento.


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EJEMPLO 2.5. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO A MOMENTO.

Para la columna C-1 de la figura 2-4, determine el perfil W ASTM A992 adecuado (Fy = 3515 kg/cm2, Fu = 4570 kg/cm2)

para resistir las siguientes cargas entre la base y el segundo nivel. El código de construcción aplicable especifica el uso de

ASCE 7 para el cálculo de las cargas. La combinación de cargas gobernante que incluye efectos sísmicos es:

(ASCE 7)Las fuerzas y momentos factorizados en la columna son: donde

Mnt = momento de primer orden asumiendo que no hay traslación

Mlt = momento de primer orden causado por la traslación lateral del pórtico

De ASCE 7, esta estructura es asignada a la categoría A para el diseño sísmico (ρ = 1,0) y S DS = 0,153. Asumiendo que no hay

cargas transversales entre los apoyos de la columna en el plano de flexión y que las vigas en la dirección del eje débil de las

columnas tienen una conexión articulada y generan un momento despreciable.

CHEQUEO DE ESBELTEZ DE LA COLUMNA

La relación ancho-espesor para las alas es:

(Especificación B4.1)La relación ancho-espesor límite para alas compactas es:

(Especificación Tabla B4.1)

Mientras λ f < λ p, las alas son compactas.

La relación ancho-espesor para el alma es:


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(Especificación B4.1) (Especificación Tabla B4.1)

Mientras λ w < λ p, el alma es compacta.

DETERMINE K

Para el eje X-X,

∑∑()

Con dos vigas laterales del pórtico y dos columnas laterales del pórtico para la conexión localizada en el tope de la columna,

De los comentarios, sección C2.2b, G = 1,0 para un empotramiento en la base.

Usando la figura C-C2.4 de los comentarios, Kx es determinado como 1,40. (Notar que esto puede ser posible para determinar

el factor de reducción K que considera el comportamiento inelástico de las columnas, a través del uso del factor de reducción

de rigidez, τ, en el cálculo de G).

El factor de amplificación para las columnas es (Lim and McNamara, 1972) :

∑ ∑ Asumiendo un área tributaria de 2438704,89 cm2 para la estabilidad de las columnas y un área tributaria de 5922569,03 cm2, y

una carga uniforme sobre toda el área,

Por lo tanto, De la especificación, sección C1.3a, y el comentario, tabla C-C2.2, K y = 1,0.


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DETERMINE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LA COLUMNA

Usando la tabla 4-22 del manual con KL x /r x = 81,2:

(Especificación E3-1)

CHEQUEO DE LONGITUD NO ARRIOSTRADA POR FLEXIÓN

De la tabla 3-2 del manual,

DETERMINE LA RESISTENCIA A FLEXIÓN

De la especificación, sección F2, con alma y alas compactas y L p < Lb < Lr , los estados límites aplicables son cedencia y

pandeo lateral torsional.

( ) (Especificación F2-2)

El comentario de la especificación, sección F1, provee una ecuación alternativa para el cálculo de C b para miembros condiagramas de momento linealmente variables entre puntos extremos.

| |


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(Especificación C-F1-1)

(Especificación F2-1)

M p controla.

CONSIDERE EFECTOS DE SEGUNDO ORDEN

(Especificación C2-2)

(Especificación C2-1b) (Especificación C2-4)

Donde

Usando la figura C-C2.3 del comentario con Gtop = 1,59 y Gbot = 1,0, K x es determinado como 0,8. Alternativamente, K x puede

ser conservadoramente tomado como 1,0 por la sección C1.3a de la especificación.


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Por lo tanto,

∑ ∑ (Especificación C2-3)

De la figura 2-5,

Curtain Wall = 31751,47 kg / nivel

La carga muerta total soportada por las columnas del segundo nivel es,

Asumiendo un factor de reducción de carga viva de 0,60 en las columnas, la carga viva total soportada por las columnas del

segundo nivel es,


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Figura 2-5. Planta de Piso para ejemplos 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 y 2.6

(1-3)

Por un proceso similar, P e2 para las columnas W12x65 en las líneas 1 y 4 es,

Si se tienen dos pórticos,

9,1435 m9,1435 m9,1435 m9,1435 m

7 , 6

2 m

7 , 6

2 m

7 , 6

2 m

9,10 m9,10 m9,10 m9,10 m

7 , 5 m

7 , 5 m

7 , 5 m


28/258

27

Por lo tanto,

(Especificación C2-1a)

CHEQUEO DE CARGAS COMBINADAS

Mientras P r / P c 0,2 (Especificación H1-1a)

CHEQUEO DE LA RESISTENCIA A CORTE DE LA COLUMNA

Si h/t w = 20,7 < 53,9 (Especificación G2.1a)

(Especificación G2-1)

El W12x79 es adecuado para resistir las cargas dadas por la columna C-1.

Notar que las combinaciones de carga que no incluyen efectos sísmicos deben también ser investigadas.


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28

EJEMPLO 2.6. DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO A MOMENTO.

Para la viga BM-1 en la figura 2-4, determine el ancho de ala adecuado ASTM A992 ( F y = 3515 kg/cm2, F u = 4570 kg/cm

2)

para las siguientes fuerzas y momentos. El código de construcción aplicable especifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de las

cargas. La combinación de cargas gobernante que incluye efectos sísmicos es:

(ASCE 7)Los cortes y momentos factorizados en la viga son:

Los momentos en tres puntos son:

Asuma que las alas de la viga están arriostradas en las columnas.

CHEQUEO DE ESBELTEZ DE LA VIGA

La relación ancho-espesor para las alas es,

(Especificación B4.1)La relación ancho-espesor límite para alas compactas es:


Mientras λ f < λ p, las alas son compactas.

La relación ancho-espesor para el alma es:

(Especificación B4.1)


30/258

29

La relación ancho-espesor límite para alma compacta es:


Mientras λ w < λ p, el alma es compacta.

CHEQUEO DE LA LONGITUD NO ARRIOSTRADA

De la tabla 3-2 del manual,

DETERMINE LA RESISTENCIA A FLEXIÓN

De la especificación, sección F2, con alma y alas compactas y Lb > Lr , los estados límites aplicables son cedencia y pandeo

lateral torsional.



(Especificación F1-1) Rm = 1,0 miembros doblemente simétricos

donde,

||


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30


CHEQUEO DE RESISTENCIA A CORTE

Si h/t w <


El W18x55 es adecuado para resistir las cargas dadas por la viga BM-1.

Notar que las combinaciones de carga que no incluyen efectos sísmicos deben también ser investigadas. Por ejemplo,

considerando la combinación de cargas 1,2D + 0,5L + 1,6W, lo siguiente puede ser determinado por un procedimiento

similar:


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31

EJEMPLO 2.7. DISEÑO DE CONEXIÓN VIGA-COLUMNA EN PÓRTICO A MOMENTO.

Para la junta J-1 en la figura 2-4. Diseñar la conexión apernada a momento totalmente restringida entre la viga BM-1 y la

columna C-1. Asuma que la viga y la columna son secciones ASTM A992 ( F y = 3515 kg/cm2, F u = 4570 kg/cm

2) y que

ASTM A36 ( F y = 2530 kg/cm2, F u = 4080 kg/cm

2) es usado para el material de conexión. Use pernos ASTM A325N de

diámetro 1,905 cm y electrodos de 4920 kg/cm2.

Del ejemplo 2.6,

CHEQUEO DE RESISTENCIA DE LA VIGA A FLEXIÓN

La sección F13 de la especificación requiere que la tensión de rotura en el ala sea investigada si,

Si F y / F u = 3515/4570 = 0,77 < 0,8

Asumiendo dos filas de pernos ASTM A325N de diámetro 1,905 cm en agujeros estándar,

(Especificación D3.2)

Como , el estado límite de tensión de rotura en el ala no aplica.


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32

DISEÑE LA CONEXIÓN DE PLANCHA SIMPLE EN EL ALMA

Conservadoramente, usando la tabla 10-9 del manual, se selecciona un espesor de plancha ASTM A36 de 0,9525 cm con 3

pernos ASTM A325N de diámetro 1,905 cm en agujeros estándar.

Usando la tabla 7-5 del manual con s = 7,62 cm, la resistencia a flexión del alma de la viga es,

Use un espesor de 0,9525 cm para la plancha simple de la conexión con 3 pernos ASTM A325N de diámetro 1,905 cm en

agujeros estándar, por la tabla 10-9 del manual.

DETERMINE EL NÚMERO REQUERIDO DE PERNOS EN LA PLANCHA DEL ALA

La fuerza del ala es,

De la tabla 7-1 del manual para pernos a corte, el número requerido de pernos ASTM A325N de diámetro 1,905 cm es,

Pruebe 6 pernos espaciados 10,16 cm. Usando las tablas 7-5 y 7-6 del manual, para resistencia a flexión y asumiendo Le =

5,08 cm y s = 7,62 cm, la resistencia a flexión del ala de la viga es,

TAMAÑO DE PLANCHA EN ALA PARA FUERZA DE TENSIÓNAsumiendo un ancho de plancha de 17,78 cm, el espesor mínimo para cedencia por tensión es,


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33

Pruebe una plancha de 0,9525 cm 17,78 cm. La resistencia a la tensión de rotura de la plancha es,

( )

(Especificación D2-2)Usando las tablas 7-5 y 7-6 del manual, con Le = 5,08 cm y s = 7,62 cm, la resistencia a flexión de la plancha del ala es,

Note que la plancha del ala es el elemento crítico, porque el ancho de su bloque de cortante, espesor y la resistencia delmaterial son todos menores que los del ala de la viga. Los dos casos para cada bloque de cortante deben ser chequeados como

se muestra en la figura 2-6. Asuma un material ASTM A36.

El primer caso involucra la fuerza de arranque de los dos bloques fuera de las dos filas de agujeros de los pernos en la plancha

del ala. Para este caso, el área de tracción tiene un ancho de 7,62 cm. El segundo caso involucra la fuerza de arranque del

bloque entre las dos filas de agujeros en la plancha del ala. Para este caso, el área de tracción tiene un ancho de 10,16 cm. Así,

el primer caso gobierna.

[ ]

Figura 2-6. Falla de Bloque de Cortante para ejemplo 2.7

PLANCHADE ALA PLANCHA

DE ALA

CASO 1 CASO 2

10,16cm

3,81cm 3,81cm

5,08cm

7,62cm

7,62cm

10,16cm

3,81cm 3,81cm

5,08cm

7,62cm

7,62cm 76,2 mm

76,2 mm

50,8 mm

76,2 mm

76,2 mm

50,8 mm

76,2 mm

76,2 mm

50,8 mm

38,1 mm 38,1 mm 38,1 mm 38,1 mm

101,6 mm 101,6 mm


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34

De las tablas 9-3a, 9-3b y 9-3c,

para fuerza de tracción uniforme

Use 2 filas de pernos ASTM A325N de diámetro 1,905 cm distanciadas 10,16 cm para conectar cada plancha de ala al ala de

la viga. Use 5,08 cm de distancia a los bordes y 7,62 cm como distancia entre pernos.

TAMAÑO DE PLANCHA EN ALA PARA FUERZA DE COMPRESIÓN

√ √ Asumiendo K = 0,65 y l = 6,35 cm (5,08 cm de distancia al borde más 1,27 cm),

Si Kl / r 25, F cr = F y, y la resistencia a compresión de la plancha del ala es,

Use planchas de alas ASTM A36 de 0,9525 cm 17,78 cm. DISEÑE LA SOLDADURA ENTRE LAS PLANCHAS DE ALAS Y EL ALA DE LA COLUMNA

Use para ambas caras, soldadura de filete de 5 mm para conectar las planchas de ala al ala de la columna.


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36

EJEMPLO 3.1. DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO CONCÉNTRICO DE BAJA DUCTILIDAD -

HSS

Dado el Arriostramiento BR-1 en la Figura 3-1. Seleccione un perfil HSS ASTM A500 Gr. B

( ⁄⁄ ) para resistir las siguientes fuerzas axiales. El Código de ConstrucciónAplicable especifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de las cargas.

De ASCE 7, la Categoría de Diseño Sísmico es D, y .

Asuma que los extremos de la diagonal de arriostramiento son articulados y no permiten desplazamiento lateral para ambos

ejes X-X y Y-Y.

Usando las combinaciones de carga sísmica de ASCE 7, la máxima fuerza a compresión en el arriostramiento es,

Figura 3-1. OBCF elevación para ejemplos 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5.

Para planta de techo ver Figura 4-1.

CD

J-1

C - 1

5.715 m

5 . 4 1 m

5 . 1 8 m


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37

Y la fuerza máxima de tracción en el arriostramiento es,

La longitud del arriostramiento es,

Esta longitud se ha determinado mediante el cálculo de la distancia entre los puntos de trabajo basado en la intersección de los

ejes del arriostramiento, columna y vigas. Se pueden usar longitudes más cortas de arriostramiento si se justifica por el

Representante Designado por el Propietario para el Diseño.

Probando un perfil HSS4x4x1∕4 para el arriostramiento

CHEQUEO DE ESBELTEZ

De la Sección C1.3a de la Especificación y de la Tabla C-C.2.2 del Comentario de la Especificación, para ambos ejesX-X y Y-Y.

(Nota de Usuario Especificación E2)

Nótese que si se hubieran utilizado en este ejemplo de diseño una configuración de arriostramiento en V o V-invertida, la

Sección 14.2 de las Provisiones Sísmicas específica a ⁄ como el límite de esbeltez para el arriostramiento.Existen requisitos adicionales de diseño de vigas los cuales se especifican en la Sección 14.3 de la Provisiones Sísmicas.

CHEQUEO DE PANDEO LOCAL

Por las Secciones 14.2 y 8.2b de las Provisiones Sísmicas, las relaciones de ancho espesor de los elementos a compresión en

miembros que sirven de arriostramiento no deben exceder . De la Tabla 1-12 del Manual,


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38

Ya que , el perfil HSS4x4x1/4 es sísmicamente compacto. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL ARRIOSTRAMIENTO

De la Sección E3 de la Especificación,




DETERMINAR LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL ARRIOSTRAMIENTO

Por cedencia de la sección bruta,

La ruptura a tracción del arriostramiento se verifica en el Ejemplo 3.4.

Utilizar un perfil HSS4x4x1/4 para el Arriostramiento BR-1 del OCBF


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39

EJEMPLO 3.2. DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE

DE BAJA DUCTILIDAD

Dada la Columna C-1 en la Figura 3-1. Seleccionar para una longitud de un perfil de ala ancha ASTM A992( ⁄⁄ ) para resistir las siguientes fuerzas axiales. El Código de Construcción Aplicableespecifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de las cargas.

De ASCE 7, la Categoría de Diseño Sísmico es D, y .

Asuma que los extremos de la columna de arriostramiento son articulados y no permiten desplazamiento lateral para ambos

ejes X-X y Y-Y.

Usando las combinaciones de carga sísmica de ASCE 7, la máxima fuerza a compresión en la columna es,

Y la fuerza máxima de tracción en la columna es,

Probando un perfil W8X18

CHEQUEO DE PANDEO LOCAL

Los elementos rigidizados y no rigidizados de columnas deben cumplir con la Tabla B4.1 de las Especificaciones.

La relacion ancho-espesor para las alas es,

Especificación B4.1


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40

De la Tabla B4.1 de las Especificaciones, para alas,

Ya que

, las alas no son esbeltas.

La relación ancho-espesor para el alma es,

Especificación B4.2De la Tabla B4.1 de las Especificaciones, para almas,

Ya que , el alma no es esbelta. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LA COLUMNA

De la Sección C1.3a de la Especificación y de la Tabla C-C2.2 de los Comentarios de la Especificación, para ambosejes X-X y Y-Y.

⁄ Cuando




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42

EJEMPLO 3.3. DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE

BAJA DUCTILIDAD

Dada la Viga BM-1 en la Figura 3-1. Determine, si el perfil de ala ancha W12x26 ASTM A992

( ⁄⁄ ) de sección no mixta con una longitud de , es adecuado para las cargasy fuerzas que se muestran. El Código de Construcción Aplicable especifica el uso de ASCE 7 para el cálculo de las cargas. De ASCE 7, la Categoría de Diseño Sísmico es D, y .

Para un perfil W12x26

Asuma que los extremos de la viga son articulados y no permiten desplazamiento lateral para ambos ejes X-X y Y-Y.

Usando las combinaciones de carga sísmica de ASCE 7, se determina los momentos en la viga.

DETERMINACIÓN DE LA FUERZA AXIAL EN LA VIGA

La fuerza axial máxima en la viga es,

DETERMINACIÓN DEL CORTE EN LA VIGA


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43

CHEQUEO DE LA ESBELTEZ DEL ELEMENTO VIGA

La relación ancho-espesor de las alas es,

Especificación B4.1La limitación de la relación ancho-espesor para alas compactas es,


Ya que , las alas son compactas.La relación ancho-espesor para el alma es,



Ya que , las alas son compactas. DETERMINAR LA RESISTENCIA A FLEXIÓN

El sofito metálico proporciona la resistencia y la rigidez requerida por la Sección C1 de la Especificación para arriostrarla

parte superior del ala (compresión). Ya que todos los elementos a compresión de la viga son compactos y , se aplica elestado límite de cedencia.


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44

( )

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN

De la Sección C1.3a de la Especificación y de la Tabla C-C2.2 del Comentario de la Especificación, para ambos ejesX-X y Y-Y. La longitud no arriostrada con respecto a ambos ejes X-X y Y-Y es 5,715m.

⁄ De la Tabla 4-22 del Manual,


Considerando efectos de segundo orden

(Especificación C2-2) ⁄

Para vigas y columnas sujetas a cargas transversales

(Especificación Tabla C-C2.1)Ya que no hay traslación en los extremos de la viga,


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45

Por lo tanto,

Se verifica la carga combinada del perfil W12x26

Ya que ,

(Especificación H1-1b)

CHEQUEO DE LA RESISTENCIA A CORTE

Ya que ⁄ ,


Utilizar un perfil W12x26 para la Viga BM-1 del OCBF.

Comentarios:

En este caso, las vigas tienen un margen significativo entre su resistencia y la carga actuante. Cuando la viga está muy

cargada, el Representante Designado por el Propietario para el Diseño puede ser capaz de justificar una longitud no arriostrada

más corta en dirección del eje Y-Y para la viga en compresión, resultando un diseño más ligero. Por ejemplo, las vigas o

correas transversales que llegan a la viga BM-1 podrían tener conexiones lo suficientemente profundas para arriostrar la viga

lateralmente, o los arriostramientos podrían ser añadidos si no existiesen vigas transversales. Sin embargo, menos peso no

siempre es sinónimo de menor costo, y el costo del material disminuido para una viga más ligera debe compararse con

cualquier material adicional, la fabricación y el costo de montaje que puede resultar, como una viga más ligera no tiene a

menudo el costo adicional de colocación de arriostramientos especiales o conexiones.


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EJEMPLO 3.4. DISEÑO DE CONEXIÓN SOLDADA DE ARRIOSTRAMIENTO A VIGA /

COLUMNA

Ubique el nodo J-1 mostrado en la figura 3-1. Diseñe la conexión entre el arriostramiento, la viga y la columna. Utilice una

cartela soldada concéntrica al arriostramiento para conectar el arriostramiento a la viga y columna. Utilice una conexión

soldada entre la viga y la columna. Utilice acero ASTM A36 (Fy = 2530 kgf/cm 2, Fu = 4080 kgf/cm2) como material en

planchas y asuma los miembros, sus dimensiones y propiedades iguales a los de los ejemplos 3.1, 3.2 y 3.3. El código de

construcción aplicable especifica el uso del ASCE 7 para el cálculo de las cargas.

De la especificación ASCE 7, la categoría de diseño sísmico es D donde:

La fuerza de corte en la viga coincide con la fuerza axial en el arriostramiento Solución:

De los ejemplos 3.1, 3.2 y 3.3 se tiene:

Viga W12 x 26

Columna W8 x 18

Arriostramiento HSS4x4x1/4

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA A LA TRACCIÓN DE LA CONEXIÓN DEL ARRIOSTRAMIENTO:

De acuerdo a las especificaciones sísmicas, apartado 14.4, la conexión del arriostramiento debe ser diseñada para desarrollar

la resistencia de cedencia a tracción esperada del arriostramiento. Por lo tanto, la resistencia requerida a la tracción de la

conexión es:


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47

La resistencia requerida en la conexión del arriostramiento no debe exceder la máxima fuerza que puede desarrollarse en el

sistema o un efecto de carga debido a la carga sísmica amplificada. Del ejemplo 3.1,

Por lo tanto la Resistencia requerida a la tracción de la conexión es 9070 kgf.

DISEÑO DE LA SOLDADURA DE LA CARTELA AL ARRIOSTRAMIENTO:

El tamaño máximo de soldadura de filete que puede desarrollarse en el arriostramiento puede determinarse definiéndose una

resistencia de soldadura igual a la resistencia a la rotura por corte de las paredes del perfil HSS (Hollow Steel Section – perfil

tubular).

√ Probemos con un filete de 4 mm (3/16”) para conectar el arriostramiento a la plancha de conexión (cartela).

La longitud mínima de soldadura cuatro filetes de soldadura es:

Es buena práctica seleccionar la longitud de las soldaduras de filete longitudinales por lo menos igual a la distancia entre las

soldaduras, y los efectos de arrastre por cortante se reducen al incrementar la longitud de la conexión.

Probemos con una soldadura de filete cuya longitud sea 127 mm para conectar el arriostramiento a la cartela.

La resistencia de una soldadura de filete de 127 mm de longitud y tamaño de 5,00 mm para conectar el arriostramiento a la

cartela es: Especificación J2.4


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El espesor mínimo de cartela requerido para desarrollar la fuerza liberada por la soldadura es:

() Este valor se encuentra muy debajo del espesor mínimo que por práctica se utiliza. Probemos con una cartela de espesor de

12mm.

CHEQUEO DE RUPTURA DE ARRASTRE POR CORTANTE (SHEAR LAG RUPTURA) DEL ARRIOSTRAMIENTO

Asuma que el ancho de la muesca en el arriostramiento tubular permita una abertura de 0,15 cm entre la pared del tubular y la

cartela en ambos lados de la cartela. El área neta del perfil tubular será entonces:

̅ Para perfiles tubulares cuadrados la ecuación anterior se reduce a:

̅

̅ ̅ Especificación D2-2 Como , el tubular seleccionado es adecuado. No se requieren placas de cubierta.Utilice una soldadura de filete de 5,00 mm cuya longitud sea 127 mm para conectar el arriostramiento a la cartela (por los 4lados).

Asuma como geometría inicial la indicada en la conexión de la figura 3-2


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49

Figure 3-2. Geometría Inicial

CHEQUEO DE LA SECCIÓN “WHITMORE”

El ancho “Whitmore” es:

Sin embargo, aproximadamente 0,95 cm del ancho “Whitmore” está en la viga. Utilizando una plancha de 12 mm para la

conexión del arriostramiento se tiene,

DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS DE INTERFACE DE LA CONEXIÓN

Las fuerzas entre la cartela y la viga y la cartela y la columna son determinadas utilizando el Método de Fuerzas Uniforme con

una geometría que produzca un momento despreciable (

. Este momento no alterará el diseño final de esta

conexión por lo que no se tomará en cuenta en este ejemplo. Se utiliza un clip de 2,50 x 2,50 cm en la cartela. El diseño de la

conexión está basado en la carga sísmica amplificada.


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DISEÑO DE LA SOLDADURA PLANCHA DE CONEXIÓN (CARTELA) – VIGA

La longitud de la soldadura alrededor de la cartela y viga es:

Ya que no se presentan esfuerzos de flexión:

Para considerar la distribución de tensiones en la soldadura, la conexión es diseñada para el mayor de los siguientes valores: o 1,25 .


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51

De forma alternativa se puede utilizar la Especificación J2.4. el ángulo de la carga con respecto al eje longitudinal del grupo

de soldadura es:

La resistencia de la soldadura es: Utilizar un cordón de soldadura de filete de 5,00 mm (ambos lados) para conectar la plancha de conexión a la viga.

CHEQUEO DE LA RUPTURA DE LA PLANCHA A LA VIGA SOLDADA

Un método conservador para determinar el espesor mínimo de plancha requiere transferir las fuerzas de tensión y corte para

establecer la resistencia de ruptura al corte de la plancha de conexión igual a la resistencia de la soldadura (basado en la fuerza

resultante). Así, un chequeo satisface ambos criterios de ruptura a corte y tensión. En tensión:

CHEQUEO DE LA CEDENCIA DE LA PLANCHA DE CONEXIÓN A LA VIGA SOLDADA

Desde que la plancha satisface el criterio de espesor mínimo para ruptura por corte basado en el tamaño de soldadura, esto

también satisface el criterio de cedencia por corte y tensión.

CHEQUEO DE LA CEDENCIA LOCAL DEL ALMA DE LA VIGA

La fuerza de la viga es aplicada a desde el extremo de la viga. Como ,


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DISEÑO DE LA SOLDADURA DE LA CARTELA A LA COLUMNA

La longitud de la soldadura a lo largo de la interface cartela – columna es:

Como no hay presente esfuerzos de flexión:

De forma alternativa se puede utilizar la Especificación J2.4. el ángulo de la carga con respecto al eje longitudinal del grupo

de soldadura es:

La resistencia de la soldadura es:

Para cumplir con la resistencia será suficiente colocar un cordón de soldadura de 3,00 mm a cada lado de la cartela. Sin

embargo, puede colocarse un espacio de 3 mm entre la columna y la cartela para las tolerancias de construcción. Por laespecificación AWSD1.1, si la abertura de un cordón de soldadura mayor que 1,5 mm, debe incrementarse el tamaño del

cordón de soldadura. Por lo tanto,

Se utilizará una longitud completa de soldadura de filete de 6,50 mm para conectar la cartela a la columna.


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CHEQUEO DE LA RUPTURA DE LA CARTELA EN LA SOLDADURA

Como se determinó previamente, una cartela de 12,7 mm podrá desarrollar la resistencia de un cordón de soldadura de 3,00

mm en cada lado de la plancha

12,7 mm ˃ 1,27 mm OK

Chequeo de la cedencia de la plancha de conexión (cartela) en la soldadura con la columna

La resistencia a la cedencia de la plancha de conexión (cartela) es adecuada por la misma razón que el chequeo en la soldadura

de la viga.

Utilice un espesor de plancha de 12,7 mm.

CHEQUEO DE LA CEDENCIA LOCAL DEL ALMA DE LA COLUMNA

Como la fuerza de la columna es aplicada a desde el extremo,

DETERMINACIÓN DE FUERZAS EN LA CONEXIÓN VIGA – COLUMNA Utilice una soldadura de ranura de penetración completa.

CHEQUEO DE LA RESISTENCIA A CORTE DEL ALMA DE LA VIGA

Asumiendo que los agujeros de acceso de las soldaduras no excedan la dimensión k, la resistencia por cedencia a corte del

alma de la viga es:

()


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Para facilitar el montaje de la viga, se debe proveer de una plancha a corte con un espesor, grado, número, diámetro y grado

de pernos requeridos para resistir las cargas de montaje. Esta plancha debe también servir de respaldo de la soldadura entre el

alma de la viga y el ala de la columna. Estos elementos no pueden diseñarse similar al ejemplo 3,5 para eliminar la soldadura

de ranura de penetración completa

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL ARRIOSTRAMIENTO

La longitud del arriostramiento de un punto de trabajo a otro es 7,75 m. Sin embargo, basado en la geometría de la conexión

mostrada en la figura 3-2, la longitud actual del arriostramiento es aproximadamente 7,00 m. La longitud actual será utilizada

para determinar la máxima resistencia a comprensión esperada del arriostramiento.

La resistencia a cedencia esperada del arriostramiento es,

Cuando

La resistencia requerida de la cartela no debe exceder la carga sísmica amplificada. Por lo tanto,


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55

CHEQUEO DEL PANDEO A COMPRESIÓN DE LA PLANCHA DE CONEXIÓN (CARTELA)

Basado en la geometría de la conexión mostrada en la figura 3-2, la longitud no arriostrada promedio de la cartela es

aproximadamente 14 cm.

√ √

Cuando

y el ancho “Whitmore” requerido es entonces,

El ancho “Whitmore” a lo largo de la cartela es,

DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS EN LA CONEXIÓN

Las fuerzas entre cartela-viga y cartela-columna son determinadas utilizando el Método de Fuerzas Uniforme.

Como puede observase por comparación, las fuerzas generadas en compresión del arriostramiento son las mismas que las

generadas por la fuerza de tensión en el arriostramiento. No obstante, desde que las fuerzas de compresión son transferidas a

través de la conexión cartela – viga y cartela – columna, se requieren chequeos adicionales en la conexión.


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CHEQUEO DEL DESGARRAMIENTO EN EL ALMA DE LA VIGA

Utilizando la tabla 9-4 del manual, con

,

CHEQUEO DEL DESGARRAMIENTO EN EL ALMA DE LA COLUMNA

DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS EN LA CONEXIÓN VIGA – COLUMNA

Las fuerzas de tensión y corte son las mismas que las fuerzas de compresión y corte para las cuales la conexión fue

originalmente diseñada. Por lo tanto, la conexión como fue diseñada previamente es adecuada para resistir las fuerzas de

tensión y corte por inspección.

El diseño de la conexión final y su geometría es mostrado en la siguiente figura.


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Figura 3-3. Diseño Final


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58

EJEMPLO 3.5 OCBF DISEÑO DE CONEXIÓN ENTRE ARRIOSTRAMIENTO Y

VIGA/COLUMNA - APERNADA.

Ver la junta J-1 de la figura 3-1. Rediseñe la conexión dada en el ejemplo 3.4. Utilice una cartela concéntrica soldada a la

diagonal de arriostramiento. Utilice una plancha para conectar la viga y la cartela a la columna y una soldadura para para

conectar la viga y la cartela. Use acero tipo ASTM A36 (Fy= 2530 kgf/cm2, F

u= 4070 kgf/cm2) para el material de las planchas

y asuma los tamaños de miembros y sus especificaciones como se muestran en los ejemplos 3.1, 3.2 y 3.3. Para el cálculo de

las cargas se debe utilizar la norma ASCE 7.

De ASCE 7, la categoría de diseño sísmico es D, =.0, =1.3, y =0.533. De los ejemplos 3.1, 3.2 y 3.3, tenemos:

Viga W12x26 d =30.988cm

k des=1.727cm

F y=3515kgf/cm2

t w=0.584cm

b f =16.485cm

F u=4570kgf/cm2

t f =0.965cm

T =25.718cm

Ru=657.70kgf

Columna W8x18 d =20.676cm

k des=1.60cm

t w=0.584cm

F y=3515kgf/cm2

t f =0.838cm

F u=4570kgf/cm2

Diagonal HSS4x4x1/4 A g =21.74cm2

F y=3230kgf/cm2

t des=0.592cm

F u=4077kgf/cm2

r =3.8643cm

Al igual que en el ejemplo 3.4, para el diseño de la conexión se toma en cuenta la carga sísmica mayorada. Los chequeos de

las conexiones de la diagonal a la cartela y el pandeo de la cartela son similares a los mostrados en el ejemplo 3.4.

Utilice una soldadura de filete de 12.7 cm de largo y 5 mm de espesor para conectar el arriostramiento diagonal a laplancha y una plancha de 1.27 cm de espesor, como se determinó en el ejemplo 3.4.

DETERMINACIÓN DE LAS FUERZAS DE INTERFACE EN LAS CONEXIONES

Las fuerzas de interface entre cartela-viga y cartela-columna son determinadas utilizando el método de fuerza uniforme. Los

planos de fuerzas uniformes serán ubicados en la línea de los pernos de la columna y la interfaz de cartela/viga. Si suponemos

que el plano de fuerzas uniformes está ubicado en el eje de los pernos de la columna, esto permite que los pernos en la

conexión de la columna sean diseñados solo a corte (sin excentricidad). Sin embargo, esta conveniente suposición para el

diseño de conexiones requiere que el momento correspondiente sea tomado en cuenta al momento de diseñar los miembros.

En este caso, el momento se asignará a la viga.

Se debe apreciar que esta suposición es diferente a la tomada para los casos típicos del método de fuerzas uniformes mostrado

en el manual y no es un requerimiento para este tipo de conexión. En algunos casos se pueden seleccionar puntos de trabajo y

planos de fuerza convenientemente para balancear la economía entre ingeniería, fabricación y montaje.

Asumiendo una geometría de la conexión como se muestra en la figura 3-4. Usando el análisis mostrado en la página 13-10

del manual, tenemos:


60/258

59

=

=15.5 cm =

6.35 cm=16.7 cm

̅=1.7 cm = 1

30.5 cm1.7cm= =16.5 cm

Debido a que la conexión cartela-viga es más rígida que la conexión cartela-columna, se puede asumir que la viga resiste elmomento generado por la excentricidad entre el centroide real de la cartela y el centroide ideal calculado utilizando el método

de fuerzas uniformes. Entonces:

̅ ( )

√( ) ( )

Figura 3-4. Geometría inicial asumida para el ejemplo 3.5

= = 1.7 cm41. cm 907 gf =756.3 gf

12.7

305

7 6

2 3 0

8 9

7 6

6 5

12.7

51

64

VIGA W12x26

LC COLUMNA

LC VIGA

HSS 4x4x1/4

DIAGONAL

LC DIAGONAL 4 ø3/4”

ASTM A325N

COLUMNA

W8x18

P.T.


61/258

60

= = 16.5 cm41. cm 907 gf =351.05 gf = = 15.5 cm41. cm 907 gf =3364.0 gf

=

=

14.6 cm

41. cm 907 gf

=316.70 gf

=||=3364.0|14.616.5|=6391.64 gfcm Estas fuerzas se ven representadas en la figura 3-5 y 3-6.

(a) A TRAVÉS DEL EJE DE LA CONEXIÓN APERNADA

(b) A TRAVÉS DE LA INTERFAZ DE LA CONEXIÓN DE LA CARTELA

Figura 3-5. Diagramas de cuerpo libre del ejemplo 3-5.

ec+63.5 mm

e b + β

Huc

Vub+Rub

Huc

Vuc

LC COLUMNA

P.T.

Vu=Vub+Vuv+Rub

β

α

e b

ec+63.5 mm

Vub

Mub Hub

Vuc

Huc

Tu

P.T.


62/258

61

DISEÑO DE LA SOLDADURA DE CARTELA-A-VIGA

Para acomodar el fondo del ala, el cual se extenderá 1.27 cm más allá de la plancha, la longitud máxima de la soldadura a

través de la interfaz de cartela-a-viga es,

=30.5 cm1.7 cm1.7 cm1.7 cm=17. cm

Asumiendo la soldadura como si fuese una línea,

= 17.6

=5. cm3/cm

Las fuerzas a lo largo de la interfaz de cartela-a-viga son,

316.7017.

=19.5 gf/cm

3364.0

17.

=19 gf/cm

6391.645.

=11.05 gf/cm max

= (19.5 gf/cm)19 gf/cm11.05 gf/cm 363.4 gf/cm

Figura 3-6. Fuerzas de interfaz en la conexión para el ejemplo 3.5.

318

2 3 0

12.7

LC COLUMNA

LC VIGA

LC DIAGONAL

P.T.

Vuc=2756.32

Huc=3581.05

Vub=3364.02

Hub=3168.7

Mub=6391.64


63/258

62

prom= 1

max =

1

363.4 19.51911.05

=.16 gf/cm

max prom = 363.4.16 =1.9 Ya que max prom 1.5, no es necesario aplicar el factor de distribución de esfuerzos. Para una discusión sobre el factor dedistribución de esfuerzos, ver el manual parte 13, página 13-11.

Entonces, max=366.7 gf/cm

=

363.4 gf/cm

(1565.53 gf/cm)=0.116 cm

Para la deducción del factor de soldadura de filete por corte =1565.53 gf/cm ver la parte 8 del manual.Alternativamente, se pueden utilizar las tablas de grupos de soldaduras excéntricamente cargadas que se encuentran en la parte

8 del manual.

=

=tan1

3364.0 gf 316.70 gf

=46.71

= = 15.5 cm17. cm =0.71 El ángulo tabulado que se encuentra más cercano por debajo del ángulo calculado de la carga es 45°. Interpolando de la tabla

8-4 del manual con θ=45 y utilizando =0,

C= 335.73 kgf/cm

El promedio y máximo valores de esfuerzos de soldadura no son determinados usando este método; entonces, el factor de

distribución de esfuerzos debe ser aplicado a menos que cálculos adicionales establezcan que la relación entre el valor

máximo y el valor promedio de esfuerzos de soldadura sea mayor o igual a 1.25.

=1.5 =1.53364.0 gf 316.70 gf =5776.74 gf

= ubCC1l = 5715.060.75335.731.017. = 1.(5.4)16 .03 cm


64/258

63

De la tabla J2.4, el espesor mínimo de soldadura para elementos conectados es de 5 milímetros.

Use una soldadura de filete de 5 mm de espesor en ambos lados para conectar la cartela a la viga.

CHEQUEO DE ROTURA DE CARTELA EN LA SOLDADURA DE LA VIGA

Un método conservativo para determinar el espesor mínimo requerido de la cartela para transferir las fuerzas de corte y

tensión es el de colocar la resistencia (basado en la fuerza resultante) de la soldadura igual a la resistencia a corte de rotura de

la cartela. Así, con un solo chequeo se revisan dos criterios, rotura por corte y rotura por tensión.

min= 6959.34 min= 6959.34(0.1171)

4077=0. cm

1.7 cm0. cm, o CHEQUEO DE CEDENCIA DE LA CARTELA EN LA SOLDADURA DE LA VIGA

Se puede ver que como la cartela cumple con el criterio de espesor mínimo por rotura basado en el tamaño de la soldadura,

también se satisface el criterio de tensión y corte.

CHEQUEO DE CEDENCIA LOCAL DEL ALMA DE LA VIGA

La fuerza de la viga es aplicada a una distancia α del final de la misma. Debido a que α


65/258

64

De la tabla 7-1 del manual, la resistencia a corte de un perno tipo A325N de diámetro 3/4" es de 7212.12 kgf. Con una cartela

de 1.27 cm de espesor y utilizando la tabla 7-5 del manual, para un espaciamiento de 7.62 cm, la resistencia de la cartela es:

=139.79 gf/cm (1.7 cm)=1775.14 gf/perno Ambos valores exceden los 4533.95 kgf requeridos, pero son requeridos dos pernos como mínimo. Por inspección, la rotura

por corte no controla.

Utilizar dos pernos tipo ASTM A325N de 3/4" de diámetro para conectar la cartela a la plancha de corte.

DISEÑO DE LA CONEXIÓN VIGA-A-COLUMNA Y PLANCHA

Como fue dado en el ejemplo 3.4, R u= 655 kgf

==655 gf3364.0 gf=4019.0 gf

=

=351.05 gf

La resultante que será resistida por los pernos es:

=4009.76 gf 3610.6 gf =5395. gf La resultante es similar a la mostrada anteriormente para la conexión de la cartela con la plancha por ello se puede utilizar una

conexión similar.

Utilizar dos pernos tipo ASTM A325N de 3/4" de diámetro para conectar la viga a la plancha de corte.

DISEÑO DE LA SOLDADURA ENTRE LA COLUMNA Y LA PLANCHA

La plancha soporta las reacciones de la viga y de la cartela. Las fuerzas en la conexión de la plancha al ala de la columna son:

= =655 gf3364.0 gf756.3 gf

=6775.34 gf

=351.05 gf en ambas conexiones ==6775.34 gf 6.35 cm=4303.41 gfcm Las cargas de tensión y compresión se asumen que son resistidas por los segmentos de la plancha extendidos 3.81 cm desde

los pernos externos en cada grupo de pernos, y las fuerzas de corte y momento es asumido que son resistidos por la longitud

completa de la plancha, que es 43.44 cm.


66/258

65

=7.6 cm7.6 cm =15.5 cm1.7 cm7.6 cm7.6 cm

=43.44 cm

Tratando las soldaduras como líneas:

= 6

=43.44 cm

6=314.51 cm3/cm

= 6775.34 gf 43.44 cm

=155.97 gf/cm = 351.05 gf

15.4 cm=34.9 gf/cm

=4303.41 gfcm

314.51 cm3/cm =136. gf/cm

= =155.9734.9136. =403.17 gf/cm

403.17 gf/cm(1565.53 gf/cm)

=0.19 cm

Considerando que el espesor del ala de la columna y asumiendo que el espesor de la plancha es similar a la de la cartela, de la

tabla TJ2.4, el espesor mínimo de soldadura es de 5 milímetros.

Utilizando una soldadura tipo filete completa de ambos lados de 5 mm de espesor para conectar la plancha con el ala

de la columna.

DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANCHA

Mediante un proceso similar al mostrado para la cartela, se muestra que una plancha de 10 mm de espesor satisface losrequerimientos de soporte de los pernos y corte, como también los límites de fuerzas de la cartela.

Se prueba una plancha de 10 mm de espesor. Para pandeo por compresión de la plancha se asume K=0.65. El radio de giro

para una banda de 1 cm de ancho es:

= √ 1 = 10 mm√ 1 =.9 mm


67/258

66

= 0.65(10 mm).9 mm =.49 Ya que Kl/r≤5, Fcr = Fy y la resistencia a compresión de la plancha es:

=0.90FyAg=0.90(530 gf/cm)(1 cm)=70 gf/cm

= =0.90530 15.414 =675.37 gfcm ==351.05 gf

==351.05 gf 1 cm

1.7 cm

=4064.49 gfcm

Igualmente, que el elemento de la plancha se extienda 3.81 cm desde el borde del perno para resistir la compresión.

= 351.05 gf 70 gf/cm (15.4 cm) =0.104


68/258

67

Figura 3-7 Conexión diseñada en ejemplo 3.5

12.7

305

7 7

2 3 0

8 9

7 7

6 4

12.7

5 mm

P.T.

LC COLUMNA

5 mm

LC VIGA

5 mm

5 mm

LC DIAGONAL

DIAGONAL

5 mm

5 mm 5

5 TIP.

4ø3/4”ASTM A325N

51

64

VIGA W12x26

COLUMNA

PL 10 mm

PL 10 mm


69/258

68

EJEMPLO 3.6 DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO TUBULAR EN PÓRTICO ARRIOSTRADO

CONCÉNTRICAMENTE DE ALTA DUCTILIDAD

Referido al arriostramiento BR-1 en la figura 3-9. Seleccione un perfil circular ASTM A53 (Fy = 2460 kg/cm2 , Fu = 4640

kg/cm2 ), para resistir las siguientes cargas axiales.

Material:26 /101,2 cmkg x E

2/2460 cmkg F y 2/4640 cmkg F u

Cargas sísmicas:

Figura 3-9 Pórtico con arriostramientos concéntricos

Considerar los arriostramientos articulados en sus extremos.

Del análisis estructural se obtienen las siguientes reacciones en el arriostramiento (Br-1):

(ASCE-7-10) 2.3 (+) Compresión

La longitud no arriostrada es la siguiente:

m L 70,53,475,3 22

Se probará con un perfil de 10” SCH.60:

mm D 273 mme 8,11 292,96 cm A cmr 24,9

Estado de Carga Carga Axial (Ton)

Permanente (CP) 13

Variable (CV) 8,6

Sismo (S) 92,5

Combinac ión Carga ax ial (Ton)

1.4CP 18.2

1.2CP + 1.6CV 29.36

1.2CP + CV + S 102.3

1.2CP + CV - S -68.3

0.9CP + S 104.2

0.9CP - S -80.8


70/258

69

CHEQUEO DE PANDEO LOCAL (RELACIONES ANCHO/ESPESOR):

13,238,11

273

mm

mm

e

D 43,32

/2460

/2100000038,0038,0

2

2

cmkg

cmkg

F

E

y

hd

hd La sección cumple con el requisito de miembro de alta ductilidad, exigido para diagonales en pórticos arriostrados

concéntricamente con ND3. (AISC 341-10, Apartado F.2.5a)

CHEQUEO DE ESBELTEZ:

7,61

24,9

5701

cm

cm

r

kL

La esbeltez es menor a 200. (AISC 341-10, Apartado E.2.5b)

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN:

Puesto que la sección es compacta, la resistencia vendrá dada por “Pandeo flexional de miembros sin elementos esbeltos”

(AISC 360-10, Apartado E3.

6,137/2460

/210000071,471,47,61

2

2

cmkg

cmkg

F

E

r

kL

y

g cr n A F P

y

F

F

cr F F e

y

658,0

222

2

2

4,54447,61 cm

kg E

r

KL

E F e

225444

2460

20365444658,0cm

kg

cm

kg F cr

Toncmcmkg P nc 6,17792,96/203690,0 22

Ton P P unc 3,102

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A TRACCIÓN:

Toncmkg cm F A P y g t nt 6,214/246092,9690,0 22 Ton P P unt 8,80

El perfil circular de 10” SCH60 cumple.


71/258

70

EJEMPLO 3.7 DISEÑO DE ARRIOSTRAMIENTO (PERFIL W) EN PÓRTICO ARRIOSTRADO

CONCÉNTRICAMENTE DE ALTA DUCTILIDAD

Referido al arriostramiento BR-1 en la figura 3-9. Seleccione un perfil W ASTM A992 (Fy = 3515 kg/cm2 , Fu = 4570

kg/cm2 ) con una altura nominal total de 14” para resistir las cargas indicadas en el ejemplo 3.6:

Material:

26 /101,2 cmkg x E 2/3515 cmkg F y

2/4570 cmkg F u

Ton P u 3,102

TonT u 8,80

Se probará un perfil W14x48

20,92 cm A

cmr x 9,14

cmr y 82,4

CHEQUEO DE PANDEO LOCAL (RELACIONES ANCHO/ESPESOR):

Alas:

75,61,152

204

2

mm x

mm

t

b

f

f 33,7

/3515

/210000030,030,0

2

2

cmkg

cmkg

F

E

y

hd

hd

Alma:

0,3764,8

152350

mm

x

t

h

w

4,4893,2/3515

/210000077,093,277,0

2

2

yc

ua

y

hd P

P

cmkg

cmkg C

F

E

La sección cumple con el requisito de miembro de alta ductilidad para alas y alma, exigido para diagonales en pórticos

arriostrados concéntricamente con ND3. (AISC 341-10, Apartado F.2.5a)



72/258

71

2,118

82,4

5701

cm

cm

r

kL

y

La esbeltez es menor a 200. (AISC 341-10, Apartado F.2.5b)


222

2

2

05,14822,118 cm

kg E

r

KL

E F e

22

1482

3515

13023515658,0cm

kg

cm

kg F cr

Toncmcmkg P nc 8,1070,92/130290,0 22

Ton P P unc 3,102


73/258

72

EJEMPLO 3.8 DISEÑO DE COLUMNA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE

DE ALTA DUCTILIDAD

Seleccione un perfil W ASTM A992 para la columna C-1 para resistir las siguientes cargas axiales actuantes entre la base y el

1er piso:

Material:

26 /101,2 cmkg x E 2/3515 cmkg F y

2/4570 cmkg F u

Del análisis estructural se obtuvieron las siguientes reacciones en la columna C-1:

(+) Compresión

Se probará con un perfil W14x132

2250cm A

cmr x 0,16

cmr y 55,9

14,72,262

374

2

mm x

mm

t

b

f

f 33,7

/3515

/210000030,030,0

2

2

cmkg

cmkg

F

E

y

hd

hd

50,194,16

2,262372

mm

x

t

h

w

9,4993,2/3515

/210000077,093,277,0

2

2

yc

u

a

y

hd P

P

cmkg

cmkg C

F

E

hd

Estado de Carga Carga Axial (Ton)

Permanente (CP) 61Variable (CV) 15.5

Sismo (S) +125

Nieve (N) 3.2

Combinación Carga axial (Ton)

1.4CP 85.4

1.2CP + 1.6CV + 0.5N 99.6

1.2CP + CV + 1.6N 93.82

1.2CP + CV + 0.2N + S 214.34

1.2CP + CV + 0.2N - S -35.66

0.9CP + S 179.9

0.9CP - S -70.1


74/258

73

La sección cumple con el requisito de miembro de alta ductilidad para alas y alma, exigido para columnas en pórticos

arriostrados concéntricamente con ND3. (AISC 341-10, Apartado F.2.5a)


0,4555,9

4301 cmcm

r kL y

La esbeltez es menor a 200. (AISC 341-10, Apartado F.2.5b)


222

2

2

2,102230,45 cm

kg E

r

KL

E F e

22

10223

3515

30433515658,0cm

kg

cm

kg F cr

Toncmcmkg P nc 8,6840,250/304390,0 22

Ton P P unc 3,214

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A TRACCIÓN:

Toncmkg cm F A P y g t nt 8,790/351525090,0 22 Ton P P unt 1,70

El perfil W14x132 cumple.


75/258

74

EJEMPLO 3.9 DISEÑO DE VIGA EN PÓRTICO ARRIOSTRADO CONCÉNTRICAMENTE DE

ALTA DUCTILIDAD

Seleccione un perfil W ASTM A99 con una altura máxima de 36” para la viga BM -1.

Material:

26 /101,2 cmkg x E 2/3515 cmkg F y

2/4570 cmkg F u

Se asumirán arriostramientos con

AISC 341 EJEMPLOS ESPAÑOL - La Universidad Del Zulia

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