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CAPTULO I

I. CONCEPTOS PREVIOS

I.1 Estructuras Metlicas de Acero

I.1.1 AntecedentesEs sabido por todos, que el acero no fue el primer material empleado para la construccin; fue lanecesidad de encontrar materiales con mayores resistencias a las exigidas, la que gener en el sigloXVIII, luego de la revolucin industrial, la utilizacin del hierro para la construccin de puentes,terminales ferroviarios y estructuras de uso industrial. Posteriormente, los avances tecnolgicos en laindustria metalrgica, hicieron posible la utilizacin del acero como material estructural.

Sin embargo, su inclusin en la arquitectura y construccin latinoamericana ha sido relativamente baja,en comparacin con los pases industrializados. Fue a finales del siglo XIX y comienzos del XX, quese importaron estructuras de acero para edificios de uso pblico. Como en Europa, las estructurasmetlicas fueron preferidas para fbricas, galpones, estaciones, puentes y otras aplicacionesrelacionadas con los ferrocarriles, debido a que durante la segunda guerra mundial y en las tres dcadasposteriores, el nfasis arquitectnico sobre el concreto, prcticamente releg su utilizacin.

I.1.2 Estructuras de Acero

Desde el punto de vista de la construccin de obras, y en trminos muy simplificados, se entiende porestructura de acero, todo sistema estructural cuyos miembros principales estn representados porelementos metlicos de acero, que debidamente conectados entre s, constituyen el sistema resistentede la edificacin.

Son muchas las ventajas que las estructuras metlicas de acero ofrecen sobre las estructurastradicionales de concreto armado, por su versatilidad en formas, bajo peso en relacin a su resistencia,gran elasticidad y ductilidad, rpida instalacin, grandes luces, y fcil reparacin. Empero, la necesidadobligada de la contratacin de una mano de obra especializada y un mantenimiento continuo, quizs

conformen las principales desventajas de este tipo de estructuras, que adems son muy sensibles a lastemperaturas elevadas.

Entre los pases latinoamericanos que ms han empleado estructuras metlicas, se pueden mencionar:Venezuela, Chile, Ecuador, Brasil y Mxico.

Aunque en nuestro pas, se ha logrado la construccin de estructuras diversas en acero estructural, quevan desde viviendas residenciales, edificaciones de uso residencial, comercial o industrial, puentes,terminales ferroviarios, y torres de telecomunicaciones entre otras, sigue imponindose en laactualidad, la construccin en masa de estructuras de concreto armado. Pudiera pensarse, que esto sedebe a los costos asociados, la exigencia de una mano de obra especializada, al escaso nmero deprofesionales dedicados al ramo, y la cultura de una construccin tradicional en concreto armado.

I.2. Prticos Resistentes a MomentoSon muchos y variados los sistemas estructurales empleados en la construccin de edificaciones deacero estructural, y su seleccin se basa en las soluciones que ms se ajusten a las necesidadeseconmicas, espaciales y de seguridad requeridas. Entre ellos se encuentran, los prticos conarriostramientos concntricos y excntricos, los prticos resistentes a momentos, los prticos concerchas especiales, y combinaciones de stos. Para el fin de este trabajo, son de especial inters losprticos resistentes a momento.

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Un prtico resistente a momento es aquel que soporta las cargas a que se ve sometido, gracias altrabajo conjunto de flexin de las vigas y columnas, unidas rgidamente mediante mtodos deconexiones diversos.

I.3. Conexiones Resistentes a Momento Conexiones Rgidas

Se define porconexin resistente a momento, a aquella conexin en la cual los miembros conectados(viga columna) se unen rgidamente mediante un detallado determinado que impide, durante su vidatil, variaciones del ngulo entre los miembros (ver Fig. I-2).

Los tipos y detalles de estas conexiones pueden variar significativamente de un pas a otro, por la

influencia de factores como: costo de mano de obra, costos del material, disponibilidad de formasestructurales, tcnicas de soldadura e incluso las condiciones climticas del lugar en que se alza laconstruccin.

I.4. Comportamiento Sismorresistente Ideal de un Prtico Resistente a Momentos

La filosofa del Diseo Sismorresistente desde 1989, se basa en:

1.- Prevenir daos no-estructurales en terremotos de baja intensidad, los cuales pueden ocurrirfrecuentemente en la vida til de una estructura,

2.- Prevenir el dao estructural y minimizar los no-estructurales en terremotos moderados, que puedenocurrir ocasionalmente,

3.- Evitar el colapso o los daos severos durante terremotos mayores que pueden raramente ocurrir.

En este sentido, los prticos resistentes a momento, deben ser capaces de desarrollar las deformacionesplsticas requeridas, a travs de la formacin de rtulas plsticas en lugares predeterminados en la luzde la viga. Las conexiones viga-columna deben disearse con suficiente resistencia, para obligar laformacin de rtulas plsticas a una distancia prudente de la cara de la columna.

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Fig. I-1 Esquema de Prtico Resistente a Momento

VIGAS

COLUMNAS

CONEXIN

RGIDA

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Se entiende por rtula plstica al punto del elemento en que se alcanza la resistencia mxima delmismo, inicindose en el material un estado de deformacin inelstico, producto de haber alcanzado osobrepasado su lmite elstico cedente.

Fig. I-2 Esquema de Comportamiento Sismorresistente Idealde un Prtico Resistente a Momentos

Los prticos resistentes a momento pueden proveerse de diferentes capacidades de disipacin deenerga: mnima, moderada y especial, mediante la utilizacin de detalles estructurales que permiten unnivel de disipacin de energa de acuerdo con la capacidad del prtico. Un prtico resistente amomento con capacidad especial de disipacin de energa (SMF), posee detalles especiales quegarantizan altas ductilidades y capacidad de deformarse inelsticamente durante eventos ssmicos; talesdeformaciones inelsticas incrementan el amortiguamiento y reducen la rigidez de la estructura, dandocomo resultado, menores fuerzas ssmicas sobre la misma, y un comportamiento en el cual la mayorparte de los elementos se desempean en el rango elstico sin sufrir pandeo local, disipando unacantidad considerable de energa mediante un comportamiento histertico estable. Esto hace que estetipo de prtico sea adecuado para zonas de alta sismicidad. Los prticos con capacidades mnima(OMF) y moderada, se disean utilizando detalles que permitan desarrollar los niveles de deformacininelstica respectiva y resultan eficientes en zonas de menor amenaza ssmica.

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