Asunto:
Cálculo de un pórtico arriostrado según AISC 341 en RFEM 6
Comentario:
El cálculo de un pórtico ordinario arriostrado concéntricamente (OCBF) y un pórtico especial arriostrado concéntricamente (SCBF) se puede llevar a cabo en el complemento Cálculo de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico según AISC 341-16 y 341-22 se clasifica en dos secciones: Requisitos de barras y requisitos de conexiones.
Descripción:
En el artículo se tratan más detalles en profundidad sobre la entrada de configuración sísmica
Kb | Cálculo sísmico AISC 341 en RFEM 6
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Requisitos de barras
Las siguientes comprobaciones de diseño para barras que forman parte del sistema resistente a fuerzas sísmicas (SFRS) están disponibles en RFEM. Las secciones enumeradas se refieren a las disposiciones sísmicas de AISC 341-16/22 [1].
- Limitaciones de la anchura al espesor [sección D1.1 y F1.5a]
- SCBF Arriostramiento de estabilidad de vigas - Resistencia y rigidez requeridas [Secciones F2.4b y D1.2a.1(b)]
- SCBF Arriostramiento de estabilidad de vigas - Separación máxima [Secciones F2.4b y D1.2a.1(c)]
- Resistencia necesaria del pilar [Sección D1.4a]
- Relación de esbeltez de la riostra [sección F1.5b para OCBF y F2.5b(a) para SCBF]
Limitaciones anchura-espesor para requisitos de ductilidad
Los arriostramientos en OCBF se designan como barras moderadamente dúctiles según la sección F1.5a. Todas las barras (arriostramientos, vigas, pilares) en SCBF se designan como barras altamente dúctiles según la sección F2.5a.
Los arriostramientos en OCBF deben satisfacer los requisitos de la sección D1.1 de las Disposiciones sísmicas de AISC para barras moderadamente dúctiles. Como excepción según la sección F1.5a, no es necesario que los arriostramientos en pórticos de sólo tracción con Lc/r mayor que 200 satisfagan el requisito de ductilidad. Esta comprobación de diseño se muestra como EQ 1300 en RFEM (Imagen 1).
Nota: Los pórticos solo traccionados no están permitidos en SCBF según la sección F2.4d.
Arriostramiento de estabilidad de vigas en SCBF
El requisito para el arriostramiento de estabilidad solo es aplicable para vigas en pórticos arriostrados en V y en V invertida según la sección F2.4b [1]. La resistencia y rigidez requeridas de los arriostramientos de estabilidad se enumeran en la pestaña ''Arriostramiento de estabilidad por barra'' en "Requisitos sísmicos" (Imagen 2). Estos valores se pueden comparar con la resistencia y rigidez calculadas disponibles al calcular las barras de arriostramiento que enmarcan la viga. No hay detalles de comprobación de diseño disponibles (solo referencias).
La resistencia necesaria, Pbr, se define en la ecuación A-6-7 del apéndice 6 de AISC 360-16/22 [3]:
| Pbr | Resistencia necesaria del arriostramiento de la viga de estabilidad |
| Mr | Resistencia necesaria a flexión de la viga. Mr = Ry Fy Z/ αs [AISC 341 Ecuación D1-1] |
| Cd | Factor de doble curvatura = 1,0 [AISC 341, sección D1.2a(b)] |
| ho | Distancia entre el centro de gravedad del ala ho = d - tf |
Nota: Pr no es aplicable a pórticos arriostrados.
La rigidez requerida, βbr, se define en la ecuación A-6-8 del apéndice 6 de AISC 360-16/22 [3]:
| d | Canto útil |
| d | Profundidad estática eficaz |
| d | Profundidad estática eficaz |
| fy | Límite elástico del acero de refuerzo |
| d | Profundidad estática eficaz |
La separación máxima del arriostramiento de estabilidad debe satisfacer los requisitos de AISC 341-16/22, sección F2.4b, que hace referencia a la sección D1.2a.1(c):
| Lbr | Separación máxima del arriostramiento de la viga de estabilidad |
| ry | Radio de giro respecto al eje débil |
| E | Módulo de elasticidad |
| Ry | Relación entre el límite elástico esperado y el límite elástico mínimo especificado |
| Fy | Mínima tensión de fluencia especificada |
La comprobación de diseño para la separación máxima se presenta junto con los otros requisitos de barras en las Razones de cálculo en barras. La longitud arriostrada, Lb, es la longitud eficaz especificada para pandeo lateral (LTB). El detalle de la comprobación de diseño se muestra en EQ 2100 (Imagen 3).
Resistencia necesaria del pilar
Se requiere que todos los pilares que son parte del sistema resistente a fuerzas sísmicas (SFRS) se diseñen con cargas de reserva de resistencia. En muchos casos, no es necesario combinar el esfuerzo axil amplificado con los momentos flectores concurrentes. La opción para omitir todos los momentos flectores, cortante y torsión en pilares para el estado límite de reserva de resistencia está activada de forma predeterminada. Esta opción se puede desactivar en la ''Configuración sísmica''.
Para combinaciones de carga estándar sin reserva de resistencia por efecto de carga sísmica, la carga combinada se comprueba según AISC 360-16/22 Capítulo H.
Para combinaciones de carga con carga sísmica de reserva de resistencia, el capítulo H no se aplica cuando se activa la opción para omitir todos los momentos flectores, cortante y torsión en pilares para el estado límite de reserva de resistencia. El ejemplo 4.3.2 del Manual de diseño sísmico [2] muestra el cálculo utilizando el caso de control de ambas combinaciones de carga, estándar y reserva de resistencia.
Los momentos flectores resultantes de una carga aplicada entre puntos de apoyo lateral pueden contribuir al pandeo del pilar. Por lo tanto, se requiere que se consideren simultáneamente con las cargas axiales al desactivar la opción para omitir los momentos (Imagen 4).
Relación de esbeltez de la riostra
Para arriostramientos en pórticos en V o en V invertida en OCBF, la relación de esbeltez Lc/r debe ser menor o igual que 4*√(E/Fy) según la sección F1.5b [1]. La intención es limitar las fuerzas desequilibradas que se desarrollan en las barras de la estructura después del pandeo de la riostra. Esta comprobación de diseño se muestra como EQ 3300 en RFEM (imagen 5).
Para arriostramientos en configuración en X, la opción para cumplir este requisito se puede desactivar en la ''Configuración sísmica''.
Para arriostramientos en SCBF, la relación de esbeltez Lc/r debe ser menor o igual a 200, según la sección F2.5b(a) [1]. Esta comprobación de diseño se muestra como EQ 3310 en RFEM ...