Volver a la base de datos de conocimientos

649x

001768

Cisca Tjoa, PE

2023-12-05

Resistencia de conexión del marco de momento AISC 341-16 en RFEM 6

El cálculo de estructuras resistentes a flexión según AISC 341-16 ahora es posible en el complemento Cálculo de estructuras de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico se clasifica en dos secciones: requisitos de barras y requisitos de conexión. Este artículo trata sobre la resistencia necesaria de la conexión. Se presenta un ejemplo de comparación de los resultados entre RFEM y el Manual de diseño sísmico de AISC.

Los requisitos de la barra se tratan en un artículo separado, Kb | AISC 341-16 Cálculo de barras de pórticos resistentes a momentos en RFEM 6 .

Los detalles más detallados sobre la entrada de configuración sísmica se tratan en el artículo Kb | Cálculo sísmico AISC 341 en RFEM 6 .

Requisitos de conexión

Los "Requisitos sísmicos" incluyen la resistencia a flexión necesaria y la resistencia a cortante necesaria de la conexión viga-pilar. Se enumeran en la pestaña Conexión de pórtico resistente por barra. Los detalles de la comprobación de diseño no están disponibles para la resistencia de la conexión. Sin embargo, se enumeran las ecuaciones y referencias de la norma. Los símbolos y definiciones se resumen en la siguiente tabla (Imagen 1).

KB 001768 | Resistencia de conexión del marco de momento AISC 341-16 en RFEM 6

Conexión de pórticos resistentes a momentos por barra

AISC Seismic Design Manual – Ejemplo 4.3.7 Cálculo de una conexión de placa de ala atornillada (BFP) SMF

Para simplificar, el modelo de RFEM consiste solo en un solo pórtico en lugar de todo el edificio que se presenta en el ejemplo de AISC (Imagen 2). La carga de gravedad en la viga = 1,15 kip/ft.

Ejemplo 4.3.7 del Manual de diseño sísmico AISC

La numeración de los pasos en este ejemplo sigue el procedimiento de cálculo paso a paso descrito en la sección 7.6 [3] de la norma AISC 358-16.

Paso 1. Calcular el momento máximo probable en la posición de la articulación plástica, M_pr

$M_{pr} = C_{pr} \cdot R_{y} \cdot F_{y} \cdot Z_{e}$

$M_{pr} = 1.15 \cdot 1.1 \cdot 50 ksi \cdot 200 {in}^{3}$

$M_{pr} = 12650 kip \cdot in$

y_M5	Coeficiente parcial de seguridad
M_{op, i, Rd}	Valor de cálculo del momento resistente de la conexión para flexión fuera del plano del sistema estructural para el componente estructural i
ν	Viscosidad cinemática
D	Constante
ω_D	frecuencia angular

Momento máximo probable

Los pasos 2 a 5 contienen los requisitos de los pernos y están fuera del alcance del complemento Cálculo de acero.

Paso 6. Calcular los esfuerzos cortantes en la posición de la articulación plástica de la viga, V_pr + V_g

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{h}}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = \frac{2 \cdot 12650 kip \cdot in}{299.8 in} + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 299.8 in}{2}$

$V_{pr} + V_{g} = 84.4 kips + 14.4 kips$

$V_{pr} + V_{g} = 98.8 kips$

V_pr	Cortante necesario para producir el momento máximo probable en la articulación plástica V_pr = 2M_pr/L_h
V_g	Cortante por cargas de gravedad en la ubicación de la bisagra de plástico V_g = w_u L_h/2
M_pr	Momento máximo probable en la ubicación de la bisagra de plástico
p₁₀	Presión máxima de explosión remota (Kinney y Graham) [kPa]
Z	Distancia a escala [m/kg ^1/3 ] para Z> 2,8

Fuerzas de cortante en la articulación plástica

Paso 7. Determinar el momento esperado en la cara del ala del pilar, M_f

$M_{f} = M_{pr} + M_{extra}$

$M_{f} = M_{pr} + \frac{(V_{pr} + V_{g})}{S_{h}}$

$M_{f} = 12650 kip \cdot in + \frac{98.8 kips}{22.50 in}$

$M_{f} = 14872 kip \cdot in$

α	coeficiente de forma
t_d	Duración de la acción de presión positiva
c_r^-	Factor de reflexión de baja presión
t ^~_d	Duración virtual de la acción de presión positiva
B	Área integrada

Momento esperado en la cara del pilar

La ecuación anterior omite la carga de gravedad en la pequeña porción de la viga entre la articulación plástica y la cara del pilar (1,15 kip/ft*6,00 m = 2,16 kip*22,5 in = 48,6 k-in). Se permite incluir este valor [3].

Paso 14. Determine la resistencia a cortante necesaria en la cara del pilar, V_u

La resistencia a cortante necesaria en la cara del pilar se usa para calcular la conexión a cortante del alma de la viga con el pilar (placa simple).

$V_{u} = V_{pr} + V_{g (at face of column)}$

$V_{u} = \frac{2 \cdot M_{pr}}{L_{h}} + \frac{w_{u} \cdot L_{cf}}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + \frac{1.15 \frac{kip}{ft} \cdot 344.8 in}{2}$

$V_{u} = 84.4 kips + 16.5 kips$

$V_{u} = 100.9 kips$

p_r0 (t)	Modelo de carga para el diagrama presión-tiempo totalmente reflejado
p₄ (t)	Función de carga exponencial (aproximación de Friedlander)
y	Senkrechter Abstand der z-Achse zum Element dA
F_y	límite elástico
M_C	Valor absoluto del momento en el punto tres cuartos del segmento sin arriostrar

Resistencia a cortante necesaria en la cara del pilar

Para ser más precisos, el cálculo anterior muestra_Vg tomado en la cara del pilar en lugar de en la línea central (como se muestra en el ejemplo de AISC [2]). La pequeña diferencia se puede ver en los diagramas de cortante (Imagen 3).

Fuerzas cortantes en la línea central y en la cara de las columnas

Los valores obtenidos de las fórmulas anteriores se pueden comparar con el resultado producido por RFEM en los "Requisitos sísmicos" (Imagen 1). Las pequeñas discrepancias se deben al redondeo. El resultado también se puede incluir en el informe (Imagen 4).

El informe

Los procedimientos detallados para el cálculo de pernos, chapas de ala, chapas simples, chapas de continuidad y chapas dobles no forman parte del alcance. Por lo tanto, se omitieron los pasos para estas comprobaciones en este artículo.

También se enumera la demanda de momento y cortante basada en el peor de los casos de las combinaciones de carga de reserva de resistencia, Ω_o M y Ω_o V. Para el cálculo de pórticos resistentes a momento (OMF), los aspectos potencialmente limitantes de la resistencia de la conexión incluyen la carga sísmica de reserva de resistencia [Sección 4.2(b) del Manual de diseño sísmico de AISC].

Base de datos de conocimientos

KB 001768 | Resistencia de conexión del marco de momento AISC 341-16 en RFEM 6

Autor

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

Enlaces

Referencias

Instituto Americano de Construcción de Acero. (2016). AISC 341-16, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago: AISC.
AISC. (2018). Manual de diseño sísmico , (3ª ed.). Instituto Americano de Construcción de Acero, Chicago.
Instituto Americano de Construcción de Acero. (2016). AISC 358-16 Conexiones precalificadas para pórticos de acero especiales e intermedios resistentes al momento para aplicaciones sísmicas . Chicago: AISC.

;