Conexiones Semirrigidas
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1
Análisis de Marcos de
Acero con Conexiones
Semirrígidas
Ing. Carlos Enrique Nungaray Pérez
Noviembre de 2011 CARLOS ENRIQUE NUNGARAY PÉREZ ITESM
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Análisis y Diseño: Método Convencional
� Conexiones viga-columna completamente rígidas
� Conexiones viga-columna completamente articuladas
2
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Análisis y Diseño:
Situación Real
� Las conexiones poseen un grado de flexibilidad, el cual debe tomarse en cuenta en el diseño.
� El comportamiento momento-rotación de las conexiones es no lineal.
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Comportamiento
Momento - Rotación
θT-Stub
End-Plate
Top & Seat Angle
Header Plate
Double Web Angle
Single Web Angle
M
θθθθ
3
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Especificaciones para Conexiones
� AISC - ASD� Tipo 1: Conexiones
Rígidas.� Tipo 2: Conexiones
Simples.� Tipo 3: Conexiones
Semirrígidas
� AISC - LRFD� Tipo FR (Fully Restrained)
Equivale al Tipo 1 de ASD.� Tipo PR (Partially
Restrained) Equivale a los Tipos 2 y 3 de ASD.
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Efectos de las Conexiones
Semirrígidas
� Cambio en la distribución de momentos entre vigas y columnas.
� Incremento en el índice de ladeo del marco.� Incremento en el efecto P-∆.
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Clasificación de las Conexiones
� Eurocode 3� Bjorhovde, Colson y Brozzetti
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Clasificación por el Eurocode 3
En el sistema del Eurocode 3, se utilizan los parámetros adimensionales siguientes:
p
u
M
Mm =
pθ
θθ =
v
v
p
p
L
EI
M=θ
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Clasificación del Eurocode 3
(continuación)
� Por rigidez, son conexiones semirrígidas en marcos no contraventeados si:
θ253
2<⇒< mm
7
4250.1
3
2 +<⇒<<
θmm
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Clasificación del Eurocode 3
(continuación)
� Por rigidez, son conexiones semirrígidas en marcos contraventeados si:
θ83
2<⇒< mm
7
3200.1
3
2 +<⇒<<
θmm
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Clasificación del Eurocode 3
(continuación)
� Por rigidez, son conexiones articuladas si:
v
vki
L
EIR
2≤
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Clasificación del Eurocode 3
(continuación)
� Por resistencia:� Articulación
� Rígida
� Semirrígida
4
p
u
MM ≤
pu MM ≥
pu
pMM
M<<
4
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Clasificación de Bjorhovde et al.
En este sistema se utilizan los siguientes parámetros adimensionales:
p
u
M
Mm =
v
p
EI
dM5
θθ =
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Clasificación de Bjorhovde et al.
(continuación)
En este sistema se define además la capacidad de rotación de la conexión como:
5.4 2
3m
θ−=
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Clasificación de Bjorhovde et al.
(continuación)
� Por resistencia:
� Conexión rígida
� Conexión semirrígida
7.0≥m
7.02.0 << m
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Clasificación de Bjorhovde et al.
(continuación)
� Por rigidez:
� Conexión rígida
� Conexión semirrígida
θ5.2≥m
θ5.25.0 << m
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Clasificación de Bjorhovde et al.
Rígida
Semirrígida
Flexible
α=2
α=10
M/Mp
θθθθ/θθθθp
1.0 dR
EI
ki
=α
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Características de las Conexiones
Semirrígidas
� Rigidez inicial, Rki
� Rigidez secante, Rks
� Rigidez tangente, Rkt
� Rigidez de descarga, Rku = Rkt
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Características de las Conexiones
Semirrígidas
Rigidez inicial Rki
Rigidez tangente Rkt
Rigidez secante Rks
Rigidez de descarga Rku=Rki
M
θθθθ
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Modelación
Polinomial de Frye - Morris
( ) ( ) ( )53
3
21 KMCKMCKMC ++=θ
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Modelación (continuación)
Exponencial modificado de Kishi y Chen
( ) [ ]∑∑==
−−+
−−+=
n
k
kkk
m
j
j THTRj
AMM11
02
exp1 θθα
θ
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Modelación (continuación)
Modelo de Tres Parámetros de Richard y Abbott, adoptado por Chen y Kishi
nn
kiRM
1
0
1
+
=
θ
θ
θ
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Modelación (continuación)
Modelo de Tres Parámetros, modificado por Christopher
nn
u
ukiRM
1
0
1
+
=
θ
θ
θ
hFyu
δθ += 0008.0
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Ventajas de las Conexiones
Semirrígidas
� En marcos contraventeados, principalmente, beneficios económicos debido a:� reducción en los momentos de las vigas� reducción en las deflexiones� incremento en la restricción al giro en los extremos
de las columnas
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Ventajas de las Conexiones
Semirrígidas (continuación)
� En comparación con un marco rígido, producen columnas más ligeras.
� En comparación con marcos con conexiones simples, producen vigas más ligeras.
� Por lo tanto, normalmente conducen a un ahorro en el peso de acero estructural en la estructura.
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Ventajas de las Conexiones
Semirrígidas (continuación)
� En marcos no contraventeados, las ventajas no son tan claras, principalmente debido a:� incremento en el índice de ladeo� reducción en la restricción al giro en los extremos de
las columnas
� Puede haber ahorro porque las conexiones semirrígidas utilizan detalles más simples, más económicos de fabricar y montar
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Ventajas de las Conexiones
Semirrígidas (continuación)
� Se pueden combinar marcos semirrígidos con marcos rígidos y/o marcos contraventeados para reducir el número de conexiones a momento y a su vez limitar el índice de ladeo debido a cargas de viento.
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Desventajas de las Conexiones
Semirrígidas
� Comportamiento no lineal.� Se requiere de programas computacionales
que:� no están disponibles, o� todavía no son de uso práctico
� El comportamiento durante la descarga, el cual es muy diferente al de carga, no está muy bien documentado