Cálculo sísmico AISC 341 en RFEM 6

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando Dlubal Software

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El complemento Cálculo de acero en RFEM 6 ahora ofrece la capacidad de realizar el cálculo sísmico según AISC 341-16 y AISC 341-22. Actualmente hay disponibles cinco tipos de sistemas resistentes a fuerzas sísmicas (SFRS).

  • Pórtico resistente a momentos especiales (SMF)
  • Pórtico intermedio resistente a momentos (IMF)
  • Pórtico resistente a momentos ordinarios (OMF)
  • Pórtico ordinario arriostrado concéntricamente (OCBF)
  • Pórtico especial arriostrado concéntricamente (SCBF)

Entrada de configuración sísmica

La entrada relevante para el cálculo se define en la configuración sísmica. La configuración sísmica se puede activar en la configuración global de la carpeta de diseño de acero (imagen 1).

Después de hacerlo, se puede definir una nueva Configuración sísmica introduciendo un nombre de configuración descriptivo, luego seleccionando el tipo de pórtico SFRS y el tipo de barra (Imagen 2).

Se deben considerar varias configuraciones y entradas dependiendo del tipo de SFRS y el tipo de barra seleccionado para cada configuración. Estas opciones se resumen en la siguiente tabla (Imagen 3). El tipo de barra "Biela" está reservado para pórticos arriostrados de varios niveles (futura versión).

Coeficiente de reserva de resistencia

El factor de reserva de resistencia, Ωo, es un factor de amplificación que se aplica a las fuerzas en ciertos elementos en la trayectoria de la carga sísmica. El propósito es evitar que se produzca un enlace débil antes de la disipación total de la energía y alcanzar el potencial de ductilidad del SFRS primario.

Por ejemplo, para que la riostra diagonal en un pórtico arriostrado de acero ceda y disipe la energía de manera controlada, todos los demás elementos de la trayectoria de la carga (por ejemplo, conexiones, pilares y colectores) deben ser más fuertes que el máximo previsto resistencia de la riostra. Por lo tanto, el cálculo de esos elementos se basa en la carga amplificada utilizando el factor de reserva de resistencia.

Los factores de reserva de resistencia se pueden establecer en los Datos básicos. Se pueden encontrar más detalles en Pregunta frecuente 005320 | ¿Cómo incluyo los factores de reserva de resistencia Ωo en las combinaciones de carga ASCE 7?.

Cuando se marca la casilla "Incluir carga sísmica de reserva de resistencia", se consideran los factores de reserva de resistencia en las combinaciones de carga. Como resultado, la barra se calcula con las cargas amplificadas. Siempre se requiere que los pilares se calculen con las cargas amplificadas. Por lo tanto, no se muestra la opción para desactivar. Lo mismo es cierto para las vigas en OCBF.

Resistencia del pilar (opción Omitir momento)

Se requiere que todos los pilares en un 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.

  1. Imagen@034241#

Para las combinaciones de carga estándar sin reserva de resistencia de los efectos de la carga sísmica, se comprueba la carga combinada según el capítulo H de AISC. Para las combinaciones de carga de reserva de resistencia, se ignora la comprobación del capítulo H cuando se selecciona la opción "Omitir momentos". Según AISC 341 [1], se deben comprobar las combinaciones de carga estándar y de reserva de resistencia. Esto se muestra en el ejemplo 4.3.2 del manual de cálculo sísmico de AISC [2].

Posición de la articulación plástica

La posición de la articulación plástica, Sh, y la altura del pilar, dc, se utilizan para determinar la resistencia a cortante y a flexión necesaria de la conexión viga-pilar.

Arriostramiento de estabilidad de vigas

El arriostramiento de estabilidad de las vigas es necesario para las vigas en IMF y SMF para restringir el pandeo lateral. En SCBF, este requisito es aplicable a vigas con pórticos en V o en V invertida.

  1. Imagen@034243#

Relación de esbeltez

AISC 341 requiere una relación de esbeltez más robusta para pilares en SMF, arriostramientos con configuración en V o en V invertida en OCBF y todos los arriostramientos en SCBF. Como se resume en la imagen 3, el usuario puede desactivar la opción para cumplir con estos requisitos.

Tipo de situación de proyecto y tipo de estado límite

Es necesario agregar el Tipo de situación de proyecto que incluye combinaciones de carga sísmica para considerar las cargas sísmicas. Se debe prestar especial atención al aplicar el Tipo de estado límite.

El cálculo sísmico AISC 341 solo se realiza cuando se selecciona el Estado límite sísmico como tipo de estado límite. Solo se calculan las barras con la configuración sísmica asignada para los tres tipos de estados límite: Resistencia, Terremoto y Terremoto (sobrerresistencia). Todas las demás barras que no forman parte del SFRS se calculan para el estado límite de resistencia.

El estado límite de servicio se utiliza para comprobar el límite de flecha y el usuario puede desactivarlo si no es necesario.

Se pueden encontrar más detalles sobre la situación de proyecto en Pregunta frecuente 005324 | ¿Qué tipos de estados límite son aplicables para el cálculo sísmico según AISC 341?.

Autor

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Ingeniero de soporte técnico

Cisca es responsable del soporte técnico al cliente y el desarrollo continuo de los programas para el mercado norteamericano.

Palabras clave

Cálculo sísmico AISC 341-16 AISC 341-22 Estructura de acero Cálculo de acero Sísmica Coeficiente de reserva de resistencia AISC 341

Referencia

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   AISC 341-22. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. (2022). American Institute of Steel Construction.

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  • Actualizado 28. febrero 2024

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