diseño sísmico estructural con columna hueca de sección...
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Diseño Sísmico Estructural con Columna Hueca de Sección Estructural
de Tamaño Jumbo Formadas al Frio
Julio del 2013
0
× epicentro
Isla Bonin
2
○ 2:46PM
○ Magnitud: 9.0
○ Intensidad Max.: 7 (Miyagi Prefecture)
○ El epicentro del Terremoto:
lat. 38°19′N, Long. 21°18′E
○ Muertes y Perdidos: aprox 20,000
11 de marzo de 2011 2
3
① M9.4 Chile 1960
② M9.2 Alaska 1964
③ M9.1 Indonesia 2004
④ M9.0 Japón 2011
El 4to Terremoto mas Grande desde el 1900 3
19
SGT en JAPÓN 19
Sitio:Osaka
Altura :10.5 m
Capacidad :150 personas
Sitio: Shizuoka
Altura :9.8 m
Capacidad :200 personas
23
Estructuras Principales de Edificios en Japón
Estructura Columna Viga Arriostra
(Pared)
Uso Típico (ejemplo)
En Japón
Acero
Marco
Rígido HSS Forma de H -
Oficina
Centro Comercial
Estacionamiento
Centro de Distribución
Marco
Riostra Forma de H Forma de H
Barra en Angulo
Fabrica
Almacén
RC
Marco
Caja RC RC RC
Residencias
Escuelas
Hospitales Marco
Rígido RC RC -
※RC:Reinforced Concrete
28
A través de la placa del diafragma
Viga-H
HSS
Soldadura
Conexión de Marco Rígido para Columnas a Vigas
Soportes
Fuerza Sísmica Horizontal
29
Diseño Estructural Sísmico en Japón (Concepto)
Si △OAB = □OCDE ⇒ Mismo comportamiento sísmico
¿Cual es la mejor combinación de ambos conceptos?
B
A
O
O
C D
E
Fuerza
O
C
B
A
D
E Deformación
Concepto de Diseño Elástico
Concepto de Diseño Plástico
Mas Fuerza = Estructura mas grande, = Espacio mas pequeño, = Carga mas pesada, = Costo mas alto
Área △OAB, □OCDE = capacidad de absorber energía sísmica
30
Diseño Estructural Sísmico en Japón (Código)
Diseño Principal Diseño Secundario
Intensidad asumido (Aceleración asumidos)
Aprox. 5
(80~100gal)
Aprox. 6
(300~400gal)
Angulo de deflexión entre los pisos (θ por debajo)
1/200 y menos 1/150~1/100
Situación de Miembro Estructural
No hubo deformación plástica
Energía sísmica será absorbida por la
Deformación plástica. (Sin colapso)
La clave es
La capacidad de deformación plástica del
Miembro Estructural y la
Conexión de Columna a Viga
θ A
-1,000
-500
0
500
1,000
-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20
回転角θ (rad)
曲げ
モー
メン
トM
(k
Nm
)32
Prueba de Deformación Plástica (2)
(Rad)
Mom
ento
(k
Nm
)
Pandeo Local
3,500mm
33 Prueba de Deformación para la Conexión de Columnas a Vigas (1)
Diafragma T=16(SN490B)
Columna □300×300×19 (BCR295)
Viga 400×200×8×13 (SN400B)
-1,500
-1,000
-500
0
500
1,000
1,500
-0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06
層間変形角R(rad)
節点
モー
メン
トM
(kN
m)
34 Prueba de Deformación para la Conexión de Columnas a Vigas (2)
(Rad)
Mom
ento
(k
Nm
)
Pandeo Local con la Brida de la Viga
4,500mm
3,0
00
mm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
1956 1960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992
Estructura (%)Area de Construccion (1,000㎡)
Area de Const. (1,000㎡)Estr. de Acero (%)
Estructura RC (%)
36
1956 ⇒ 1992
Edificio(1,000m2) : 40,866(100%) ⇒ 246,601(603%)
RC (%) : 15.9(100%) ⇒ 17.8(112%)
Acero(%) : 5.4(100%) ⇒ 39.4(723%)
Historia de Construcción: El Inicio y Difusión de las Estructuras de Acero en Japón
1964:Olympic(Tokyo)
1961:Ventas (Forma-H)
1970:Expo.(Osaka)
HA ⇒ Acero (Forma-H) ⇒ Sección en Caja Soldada ⇒ HSS Prensado o Laminado
37
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
1972
1974
1976
19
78
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Year
Áre
a d
e E
str. d
e A
cero(
10,0
00㎡)
0
200
400
600
800
1,000
1,200
Área de Estr. de Acero
Sección Estr. Hueca
HSS(
1,0
00to
ns)
NSMP inicio Producción
de HSS Tamaño Jumbo
Volumen de Producción de HSS en Japón
Nuevo código de construcción
sísmica
19
81
Terremoto
Miyagi
Sección en Caja Soldada ⇒ HSS formada por prensa
38 Historia de Materiales Estructurales para Columnas en Japón (Edificio Comercial)
1960s~ 1980s~
Debido a….
Valor Comercial & Comportamiento Sísmico
39
¿Porque el cambio de RC→ ACERO en los 1960s ?
RC ACERO 1.Estructura de peso ligero
⇒Constr. de bajo coste
incl. trab. de cementación
2. Producción de fabrica
⇒ Construcción rápida
& de calidad estable
3.Estructura de tamaño pequeño
⇒ Mas espacio efectivo
⇒ Mas ventas
⇒ Mejor ROI (Retorno de la
Inversión)
4.Sitio de Construcción Limpio
40 ¿ Porque el cambio de la columna en H→ Caja Soldada en los 1970s?
Columna de Acero
Forma-H Caja soldada
1. Rendimiento sísmico alto
2. Menos peso
①Dimension exterior menor
②Grosor de pared mas delgado
41
Sin eje débil ⇒ Sin estructura de arriostra
(en el caso de conexiones a un Marco Rígido)
Ventajas de las Secciones en Caja vs La forma en H
Sección en Caja
(Sin eje débil) Forma H
(Con eje débil)
Forma H HSS
Diseño flexible
42
¿Porque Caja Soldada → HSS en los 1980s~?
Sección en Caja
Caja Soldada HSS 1. Calidad Estable
①Soldadura
②Dimensión = Tolerancia
2. Menos tiempo de fabricación
3. Costo mas bajo de fabricación
43
Modelo de Constr. Uso: oficina
Numero de pisos:3
Superficie total:2,304m2
8,000 8,000 8,000 24,000
8,000 8,000 8,000 8,000
8,0
00
8
,00
0 8
,00
0
32,000
24
,00
0
8,000 8,000 8,000 8,000 32,000
4,0
00
▽
▽
▽
▽
Ventaja de Estructuras de Acero vs RC (Estudio de Caso sobre Estructuras Ligeras)
44
Acero RC
Tam. de Col. Tam. Viga Tam. de Col. Tam. Viga
3F □-350x12 H-446x199 □-600x600 □-700x400
2F □-350x12 H-500x200 □-600x600 □-700x400
1F □-350x16 H-600x200 □-600x600 □-700x400
Peso Total
75% 100%
Term. de Obra
70% 100%
Espacio Efectivo 107% 100%
Costo (Japón)
90% 100%
Como Carga Muerta: 270kg/m2 , Carga Viva : 500 kgf/m2(2,3F) , 200kgf/m2(RF)
Ventaja de Estructuras de Acero vs HA (Ejemplo en Japón)
500mm
19mm 19mm
【HSS】 【Caja Soldada】
The cost comparison between HSS
and Welded Box Sections in Japan La comparación de costos entre el HSS, Secciones de Caja Soldada y las Vigas en Forma de H en México
45
500mm
550mm
19mm
28mm
【Forma-H】
Placa interior del diafragma ×6
【HSS & Caja Soldada】 【Forma-H】
46
Soporte y Refuerzo×6
10.5m
3 Pisos
La comparación de costos entre el HSS, Secciones de Caja Soldada y las Vigas en Forma de H en México
La comparación de costos entre el HSS, Secciones de Caja Soldada y las Vigas en Forma de H (eje. en México)
47
* Los Costos de Materiales incluyen los costos de corte.
HSS
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000
Caja Soldada
HSS
Forma-H
USD
Material Procesamiento y Soldadura Pruebas Ultrasónicas Trabajo
49
Formación por Rollo(1 Juntura)
①Formando
②Soldador de Alta
Frecuencia
③Eliminación de excesos
④Conformando ⑤Corte
⑧Juntando
⑥Revestimiento
⑦Aceitando
51
Rango de Tamaño
150 175 200 250 300 350 400 450 500 550 600 700 800 900 1000
6
9
12
16
19
22 NSMP Range
25
28
32
36 NSMP sister company Range
40 (Nippon Steel & Sumikin Column Co.,LTD)
:Roll Forming
:Roll Forming and Press Forming
:Press Forming
Outside dimension (mm)
Wal
l thi
ckne
ss (
mm
)
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A través de la placa del diafragma
Viga-H
HSS
Soldadura
Conexión de Marco Rígido para Columnas a Vigas
Soportes
Fuerza Sísmica Horizontal
74
Enero 1995
Kobe, Japón
M7.3
Marzo 2011
Noreste, Japón
M9.0
Nunca se debe olvidar para las futuras generaciones
High anti-seismic performance (Comportamiento Anti-Sísmica Alto)
Smart design (Diseño inteligente)
Superior cost performance (Excelente economía de costes)
Gracias por su Atención
Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co., Ltd.
http://www.ns-kenzai.co.jp/english/