Diseño de placas base usando Método de elementos finitos

Description

Las conexiones de la placa base son la interfaaz entre la estructura de acero y la cimentación. Estas conexiones se implementan en edificios para resistir las cargas gravitacionales de viento y sismo.  La placa base es uno de los elementos más importante en sistemas estructurales de pórticos resistentes a momento, pórticos con arriostramientos concéntricos y excéntricos por lo que deben ser diseñadas y detalladas para desarrollar el mecanismo de plastificación presentados en los lineamientos AISC 341-16 respecto a carga axial, cortante y momento flector.

La resistencia disponible de los elementos de concreto y acero de refuerzo deben seguir los lineamientos del American Concrete Institute ACI318, para el diseño de las barras de anclaje por condiciones sismicas. Este diseño está controlado por mecanismos ductil de fluencia en las barras de acero pero se debe reducir su capacidad disponible por un factor de 0.75. Este requisito aplica para el calculo de la resistencia disponible y debe ser mayor a las solicitaciones calculadas bajo combinaciones que incluyan los efectos sismicos.

Para el diseño de placas base se implementaran verificaciones manuales por medio de hojas de cálculo bajo lineamientos AISC y ACI, con estos resultados calibraremos modelos numericos con herramientas ANSYS, SAP2000 e IDEA STATICA con el objetivo de tener la sensibilidad en las multiples variables que convergen en etapa de diseño y posteriormente aplicaremos estos procedimientos a casos complejos que no están explicitamente indicados en las normativas actuales como por ejemplo: Placas base en columnas que pertenecen a dos sistemas estructurales, Placas base en sistemas de pórticos con arriostramientos concéntricos, entre otros casos.

Para las verificaciones manuales se expone la siguiente metodología:

1. Datos generales del proyecto: Se definen las propiedades de los materiales, propiedades de la sección de la columna.

2. Solicitaciones de diseño por capacidad, carga axial, fuerza cortante y momento flector.

3. Propuesta geométrica: Detallado preliminar.

4. Verificación de la excentricidad.

5. Flexión de la placa base en zona de compresión sobre las dos direcciones principales

6. Fuerza de tracción en las barras de anclaje.

7. Espesor de diseño.

8. Diseño de las barras de anclaje

9. Dieño de soldaduras en alas y alma.

10. Mecanismo de anclaje en el concreto, Rotura en tracción del anclaje, resistencia al arrancamiento del concreto, capacidad de un anclaje en tracción en concreto fisurado, refuerzo de anclaje, Longitud de desarrollo, verificación de resistencia al arrancamiento del concreto, resistencia a la extracción por deslizamiento en tracción, resistencia al desprendimento lateral del concreto.

11. Diseño de la plancha de anclaje embebida en la matriz de concreto.

12. Diseño de la llave de corte.

13. Detallado final.

14. Modelamiento por elementos finitos herramienta ANSYS, SAP2000 e Idea Statica. (Calibración de modelos)

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