Pórticos indesplazables (I)

. Determinar las combinaciones de cargas mayoradas de acuerdo con 9.2.

En los ejemplos que siguen se asume que el factor de carga para sobrecarga es 0,5 (es decir, se aplica la condición 9.2.1(a)) y que la carga de viento ha sido reducida aplicando el factor de direccionalidad (9.2.1(b)).

Observar que los momentos mayorados Mu,sup y Mu,inf en los extremos superior e inferior de la columna, respectivamente, se han de determinar usando un análisis de pórtico de primer orden, en base a las propiedades de la sección fisurada del elemento.

RESUMEN DE LAS ECUACIONES DE DISEÑO

Creemos que el siguiente resumen de ecuaciones para el diseño de columnas esbeltas bajo cargas permanentes, sobrecargas y cargas de viento, tanto en pórticos indesplazables como en pórticos desplazables, puede ser de utilidad para el diseñador. Los Ejemplos 11.1 y 11.2 ilustran la aplicación de estas ecuaciones para el diseño de columnas en pórticos indesplazables y pórticos desplazables, respectivamente.

Amplificación de momentos para elementos solicitados a flexión

La resistencia de un pórtico desplazable depende de la estabilidad de las columnas y del grado de restricción proporcionado por las vigas del pórtico. Si en las vigas que proveen restricción se forman rótulas plásticas, el comportamiento de la estructura se aproxima al de un mecanismo, y su capacidad de resistir cargas axiales se reduce en forma drástica. La sección 10.13.7 especifica que los elementos solicitados a flexión (vigas o losas) que proveen restricción deben tener capacidad para resistir los momentos amplificados de las columnas. El método del factor de amplificación de momentos permite obtener una buena aproximación de los momentos amplificados reales que actúan en los extremos de los elementos de los pórticos no arriostrados; esto es un avance significativo con respecto al método de los factores de reducción para columnas largas que se especificaba en códigos anteriores de ACI para tomar en cuenta la esbeltez de los elementos en el diseño.

Estabilidad estructural bajo cargas gravitatorias (III)

Cuando δsMs se determina usando las expresiones de los códigos ACI anteriores (10.13.4.3), la verificación de la estabilidad se considera satisfecha cuando

Estabilidad estructural bajo cargas gravitatorias (II)

Cuando δsMs se determina mediante un análisis de segundo orden aproximado (10.13.4.2):

donde el valor de Q se evalúa usando 1,4PD  y 1,7PL. Observar que la expresión anterior equivale a δs  = 2,5. Los valores de Vu  y

∆o  se pueden determinar usando el conjunto real de las cargas horizontales o bien un conjunto arbitrario de cargas horizontales.

Esta verificación de la estabilidad se considera satisfecha si el valor de Q calculado en 10.11.4.2 es menor o igual que 0,2.

Estabilidad estructural bajo cargas gravitatorias (I)

En los pórticos desplazables se debe investigar la posibilidad de inestabilidad por desplazamiento lateral de la estructura en su conjunto. Esto se verifica de tres maneras diferentes, dependiendo del método usado para determinar δmMs:

1. Cuando δsMs se determina mediante un análisis de segundo orden (10.13.4.1) se debe satisfacer la siguiente expresión:

Observar que estas deformaciones se basan en una carga aplicada de 1,4PD y 1,7PL más la carga horizontal aplicada. El pórtico
se debería analizar dos veces para este conjunto de cargas: el primer análisis debería ser un análisis de primer orden, y el
segundo un análisis de segundo orden. La carga horizontal se puede tomar como las cargas horizontales reales usadas en el diseño, o bien puede ser una carga horizontal única aplicada en la parte superior del pórtico. En cualquier caso, la carga horizontal debe ser lo suficientemente grande para producir deformaciones con valores de tal magnitud que puedan ser comparadas con precisión.

Ubicación del máximo momento

Al sumar los momentos no amplificados y sin considerar el desplazamiento lateral en los extremos de la columna con los momentos amplificados debidos al desplazamiento lateral, uno de los momentos totales resultantes obtenidos generalmente es el máximo momento de la columna. Sin embargo, en las columnas esbeltas con elevadas cargas axiales, el máximo momento puede ocurrir en un punto ubicado entre ambos extremos de la columna. En 10.13.5 se indica una manera sencilla de determinar si esto ocurre: si en un elemento individual comprimido.