Nº 56: Pórticos Arriostrados Multipanel

 Cuaderno 56: Pórticos Arriostrados Multipanel 

Por el Ing. Arnaldo Gutierrez

                                 No es que no puedan ver la solución, lo que no pueden ver es el problema

                                                                                         G.K. Chesterton

INTRODUCCIÓN

La Figura 1 identifica el sistema estructural del que trata el presente Cuaderno, puesto que ya ha ganado atención en las normas y en las reuniones técnicas sobre estructuras de acero.  La norma canadiense CSA 16-00 fue la primera en alertar sobre sobre el efecto perjudicial de las fuerzas desbalanceadas producidas por los arriostramientos, y las primeras recomendaciones sobre los pórticos arriostrados multipanel se recogieron en la CSA 16-09 (Anexos 56121). En las normas norteamericanas, no se encuentran disposiciones antes de AISC 341-16.  En AISC 341-10 los pórticos arriostrados multipanel (multi-tiered braced frames, MT-BF) se consideraban como arriostramientos en K (Anexos 5631056313 y 56322), que posteriormente fueron prohibidos por sus efectos perjudiciales sobre las columnas y en consecuencia, sobre la estructura. 

Palabras claves o descriptores: Pórticos arriostrados multipanel, MT-CBF, MT-OCBF, MT-SCBF, arriostramiento en K, puntales, arriostramientos, fuerzas descompensadas, proyecto sismorresistente, fundaciones, conexiones, viento.

Figura 1. Pórticos arriostrados multipanel.

a) Edificación alta de un solo piso y tres paneles   b) Edificación baja de dos paneles [Anexo 56417]

La Figura 2 muestra la diferencia entre los pórticos arriostrados concéntricamente (CBF) y los pórticos arriostrados multipanel (MT-BF), y que consiste en la presencia del diafragma de piso o techo. (Ver Cuaderno del Ingeniero No.54 Diafragmas).

 Figura 2. A la izquierda, un pórtico con arriostramientos en cada panel, pero sin diafragmas, MT-CBF. A la derecha el tradicional pórtico con ariostramientos concéntricos en cada piso, con presencia de diafragama, CBF. [Anexo 55416. Para diafragmas, ver                   Gutiérrez, 2021].

La siguiente figura identifican los componentes de un pórtico arriostrado multipanel. En la figura del lado izquierdo, prestar atención a la orientación de la columna, como se explica en la Figura 4.

Figura 3.  Terminología en los pórticos arriostrados multipanel [Anexos 56310 y 56305]

 Figura 4. Orientación de las columnas en pórticos arriostrados:  a) alma de las columnas orientadas perpendicularmente al plano del pórtico b) alma de columnas orientadas paralelamente al plano del pórtico. [Anexo 56417].

COMPORTAMIENTO DE MT-BF

De los Anexos se han tomado las Figuras 5 a 8 que condensan bastante bien el comportamiento esperado en pórticos de arriostramiento multipanel, sean ordinarios (MT-OCBF) o especiales (MT-SCBF), como han sido especificados por AISC en 341-16 [Anexos 56115 y 56405].

 Figura 5.    Reducción de la longitud efectiva de las columnas en el plano del pórtico y las longitudes efectivas de los arriostramientos [Anexo 56342]. 

Figura 6.  Movimiento sísmico del terreno de fundación, üg(t), produce demandas de resistencia en la estructura y eventualmente su falla: Fractura del arriostramiento por exceso de la demanda de ductilidad. La inestabilidad de la columna en el plano causado por momentos flexionantes. Momentos torsores producen la inestabilidad de la columna fuera de su plano por el exceso de la demanda de momentos flectores en el plano del pórtico. [Anexo 56342].

Figura 7. Simulación de la falla de una columna en un pórtico de arriostramiento multipanel sometido a un movimiento sísmico [Anexo 56342]

La Figura 8 muestra la secuencia en el tiempo del agotamiento resistentes de la columna de un MT de un piso con dos paneles.