N° 05: Verificación de la condición columnas fuertes-vigas débiles en pórticos del sistema resistente a sismos

INTRODUCCIÓN

Los pórticos resistentes a momentos que forman parte del sistema resistente a sismos de una construcción en acero siguen utilizándose a pesar de los indicadores que cuantifican su poca sustentabilidad sismorresistente [Golondrino et al, Stessa 2012], como puede comprobarse en la Tabla 1. Además deben utilizar conexiones sísmicamente precalificadas. El documento AISC 358-10 y sus suplementos, AISC 358s1-11 y AISC 358s2-14, van dejando cada vez más poco margen a las conexiones que el ingeniero puede hacer por sí mismo y crece el número de conexiones precalificadas patentadas.

Tabla 1: Algunos Índices de vulnerabilidad asociado a la tipología estructural 

Tipología estructural

Índice de vulnerabilidad

Pórticos de concreto reforzado. Las paredes no interfieren con el desplazamiento lateral del pórtico y son estables en su plano y fuera de su plano

25

Pórticos de concreto reforzado rellenos con paredes de bloques de arcilla o de concreto no intencionalmente estructural

40

Pórticos de acero con perfiles de sección abierta

40

Pórticos de acero con perfiles tubulares

60

Pórticos de acero con arriostramientos (no se indica si concéntricos o excéntricos)

20

Pórticos de acero con vigas de celosía

40

Fuente: Funvisis (2014) - Informe Técnico

La verificación de la resistencia flexional de los miembros concurrentes a los nodos para asegurar un mecanismo dúctil de disipación de la energía sísmica (Figura 1) es uno de los requisitos que se exige a los pórticos especiales de momento (SMF). Esta verificación de las resistencias relativas a flexión entre las vigas y las columnas se satisface para la condición de columnas fuertes- vigas débiles según lo dispuesto en la Subsección E3.4a del AISC 341-10 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.


Figura 1: Mecanismos de disipación de energía sísmica en pórticos resistentes a momentos

APLICACIÓN EN EL PROYECTO SISMORRESISTENTE

En el Anexo 1 se identifican los términos de la fórmula AISC (E3-1) y en el Anexo 2 la organización en una hoja de cálculo tipo Excel.

El Anexo 3 consiste en la aplicación numérica del Anexo 2. A propósito se escogieron perfiles europeos para mostrar que siendo relativamente grandes, el cumplimiento de la relación (E3-1) es por poco margen, y no mejora tampoco incrementando la resistencia del acero. Mejora con el uso de vigas de sección reducida (RBS) fabricadas según lo dispuesto en Capítulo 5 de AISC 358-10, siempre y cuando el ingeniero tenga el cuidado previo de verificar la incidencia de la reducción de la inercia de la sección de las vigas en la desplazabilidad lateral de los pórticos (véanse las referencias citadas en el Anexo 3).

BIBLIOGRAFÍA

  • J. Chanchi Golondrino (Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda / Universidad Nacional de Colombia, Manizales, Colombia). G.A. MacRae , J.G.Chase & G.W. Rodgers (Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda).C.G.Clifton (Universidad de Auckland, Nueva Zelanda) Methodology for quantifying seismic sustainabilty of steel framed structures. Trabajo presentado en STESSA 2012 y publicado en español en Construcción Metálica en América Latina del 19/04/2013 y que se puede descargar gratuitamente en www.construcionenacero.com
  • FEMA (2000) State of Art Report on Systems Perfomance of Steel Moment Frames Subject to Earthquake Ground Shaking, FEMA 355c, prepared by SAC Joint Venture for the Federal Emergency Management Agency, Washington, DC.

ANEXOS

 

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