PROFESOR : CARLOS RAMIREZ V.INGENIERO CIVILREVISION DOC. : REV 0FECHA : ABRIL DEL 2014

PROYECTO DE ESTRUCTURAS

DOC : DEM-004

CAPITULO IVMARCOS ARRIOSTRADOS Y MARCOS RIGIDOS

NCH2369

INDICE

1. ALCANCE

2. MARCOS ARRIOSTRADOS

3. MARCO MARCOS

4. ARRISOTRAMIENTOS HORIZONTALES

Este capitulo tiene por objeto entregar las principales restriccionesestablecidas por la norma Nch2369 para marcos arriostrados y marcosrgidos.

I. ALCANCE CONTENIDOS

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369

La norma Nch2369 en el punto 8.3. entrega una serie de restricciones que deben cumplir los marcos arriostrados.

A continuacin se presentan aspectos tcnicos de relevancia y los puntos mas importantes a ser considerados de la Nch2369.

2.1. MARCOS ARRIOTRADOS

Los prticos arriostrados pueden disearse con diversas configuraciones dediagonales, las cuales deben respetar no solo criterios estructurales, sino tambinrequerimientos funcionales (por ejemplo, por la ubicacin de puertas y ventanas),econmicos, estticos, etc. Tres de las configuraciones ms usuales serepresentan esquemticamente a continuacin:

II. MARCOS ARRIOSTRADOS CONCEPTOS GENERALES

2.2. GENERALIDADES

Una primera consideracin para el diseo del sistema de arriostramientos serelaciona con el ngulo de inclinacin de las diagonales, cuyo valor se recomiendaque est comprendido entre 30 y 60. Caso contrario, se desarrollan esfuerzosinternos en las riostras o en el prtico que son desproporcionados y el sistemapierde eficiencia. Adems, se puede dificultar la construccin de las conexionesentre las diagonales y el prtico.

II. MARCOS ARRIOSTRADOS CONCEPTOS GENERALES

Otro aspecto importante para lograr un adecuado desempeo del sistemaestructural es lograr que en cada plano resistente las diagonales se dispongan deforma tal que la respuesta del sistema sea aproximadamente simtrica (entrminos de resistencia y rigidez) cuando la estructura es sometida a accioneslaterales cclicas.

Esto usualmente se logra disponiendo un nmero par de diagonales en cada plano resistente, con igual seccin y ngulo de inclinacin (como en los casos mostrados las figuras anteriores). De esta forma, la inversin del sentido de cargaproduce alternancia de esfuerzos de compresin y traccin en las diagonales, las cuales varan su resistencia y rigidez, pero la respuesta estructural del sistema essimilar en ambos sentidos.

2.3. CRITERIOS DE DISEO

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.1

T: Traccin en diagonal

F1, F2 y F3: cargas ssmicas

2.4. PUNTO 8.3.1 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.2

T: Traccin en diagonal

C: Compresin en diagonal

F1, F2 y F3: cargas ssmicas

2.5. PUNTO 8.3.2 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.2

Adems segn 8.3.2. se debe cumplir que: la resistencia proporcionada por lasdiagonales en traccin, para cada sentido de accin ssmica, debe ser comomnimo de un 30% del esfuerzo de corte de la lnea resistente en el nivelcorrespondiente.

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3

2.6. PUNTO 8.3.3 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.3, Tabla 8.1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.4

2.7. PUNTO 8.3.4 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.5

Las configuraciones de diagonales dispuestas en V o V invertida son muy usadas en edificiosy estructuras industriales, si bien presentan algunas particularidades que deben considerarseen el diseo. El vrtice de las diagonales no coincide con un nudo viga-columna del prtico,sino que se conecta en la zona central de las vigas. Mientras la estructura responde en rangoelstico, las fuerzas axiales en las diagonales son iguales en valor absoluto (ver figura). Sinembargo, cuando la diagonal comprimida pandea su capacidad resistente disminuye (hasta uncierto valor Pc), mientras que la fuerza axial en la diagonal en traccin aumenta (hastaalcanzar un valor Pt). Se origina as una fuerza vertical en la viga, Pun, (ver figura), comoresultado del desbalance entre los esfuerzos axiales resistidos por las diagonales.

2.8. PUNTO 8.3.5 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.5

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.5

El punto 8.3.5 exige que la viga debe ser continua en el punto deinterseccin con las diagonales. Ver figura 1 y Detalle 1 mostrados acontinuacin.

DETALLE 1

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.5

El punto 8.3.5 exige que las vigas se deben disear para resistir las cargasverticales suponiendo que NO se apoyan en las diagonales.

Notar que el anlisis se debe realizar en cada nivel donde exista diagonal en V oV invertida y sin considerar cargas ssmicas.

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.6

T: Traccin en diagonal

C: Compresin en diagonal

F1, F2 y F3: cargas ssmicas

Compresin en cualquier diagonal debe ser menor al 80% de la carga admisible del perfil, en mtodo ASD : C < 0.8 * P adm

C: Compresin de trabajo en diagonalP adm: Carga admisible de compresin de la diagonal

2.9. PUNTO 8.3.6 NCH2369

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.7

Diagonales en K prohibido el uso del Chile.

En la configuracin de arriostramientos en K, en la zona central de las columnas,donde se conectan las diagonales, se puede generar una fuerza horizontal por eldesbalance entre los esfuerzos de traccin y compresin y la consecuenteformacin de una rotula plstica (ver figura de mas abajo). Esta situacin puedeprovocar la falla de la columna, con graves consecuencias para toda laestructura. Por los motivos antes sealados su uso esta prohibido.

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.7

II. MARCOS ARRIOSTRADOS NCH2369, punto 8.3.8

III. MARCOS RIGIDOS GENERALIDADES

Los prticos no arriostrados, o marcos rgidos, estn formados por distintoscomponentes que se vinculan entre s para formar una estructura resistente;usualmente los componentes principales son rectilneos y se disponen en posicinvertical (columnas) y horizontal (vigas). Desde el punto de vista estructural, y alos efectos del diseo, se deben considerar los siguientes componentes (ver Figura)

3.1. GENERALIDADES

Las distintas cargas que actan sobre los prticos no arriostrados (o marcosrgidos) inducen esfuerzos internos, controlando el diseo los momentos flectores.Para el caso particular de la accin ssmica los momentos flectores desarrollansus valores mximos en los extremos de vigas y columnas, donde puedenformarse rtulas plsticas para permitir la disipacin de energa por fluencia delacero. Consideraciones analticas y experimentales indican que se puede lograruna excelente respuesta estructural si se induce, a travs del diseo, la formacinde un mecanismo de viga dbil - columna fuerte.

3.2. CRITERIOS DE DISEO

III. MARCOS RIGIDOS CRITERIOS DE DISEO

En este mecanismo, las rtulas plsticas se forman en los extremos de las vigas,mientras las columnas permanecen en rango elstico (con excepcin de la basede las columnas), ver figura. Las columnas estn sometidas a carga axial variablepor el efecto del sismo, lo cual afecta la resistencia y ductilidad de las mismas;adems, la falla de una columna puede originar colapso parcial o total deledificio, mientras que la misma falla en un viga presenta efectos menossignificativos. Estas son las razones principales por las que se protegen lascolumnas del marco, mediante la condicin de que las mismas se mantengan enrango elstico.

III. MARCOS RIGIDOS CRITERIOS DE DISEO

III. MARCOS RIGIDOS NCH 2369, punto 8.4.1

En las figuras siguientes se muestran ejemplos de conexiones reforzadas. Entodos los casos se refuerza la conexin viga-columna y se desplaza la rtulaplstica desde el extremo hacia el interior de la viga.

III. MARCOS RIGIDOS NCH 2369, punto 8.4.1

III. MARCOS RIGIDOS NCH 2369, punto 8.4.2 a 8.4.3

Seccin reducida propuesta por el AISC 2010(Provisiones Smicas), con el fin de inducir lageneracin de rotula plstica en la viga.

III. MARCOS RIGIDOS NCH 2369

Nota: La zona panel indicada en 8.4.5, ser estudiada en el capitulo deconexiones.

III. MARCOS RIGIDOS NCH 2369

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, punto 8.7.1

4.1. GENERALIDADES

A continuacin algunos ejemplos de los casos mencionados:

La Nch 2369 entrega una serie de requisitos para arriostramiento horizontales ode planta (diagonales en planta).

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, punto 8.7.2

En esta caso estn los sistemas de cables que solo trabajan a traccin.

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, punto 8.7.3

La utilizacin de diagonales de cubierta (techo) y de pisos, permiten distribuir lascargas a aplicadas.

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, punto 8.7.3.1,2 y 3

Esta disposicin es similar a la exigida para sistema sismo-resistentes verticales.

Esta disposicin es similar a la establecida para sistema sismo-resistentesverticales.

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, 8.7.3.4 y 8.7.4

IV. ARRIOSTRAMIENTO HORIZONTALES NCH2369, punto 8.7.5