F.3.8 — Sistemas arriostrados y muros de cortante compuestos

F.3.8.1.5.1 — Requisitos básicos

No se especifican requisitos especiales.

F.3.8.1.5.2 — Columnas

No se especifican requisitos especiales para columnas de acero o compuestas. Las columnas de concreto reforzado deben satisfacer los requisitos de C.21

F.3.8.1.5.3 — Riostras

No se especifican requisitos especiales para riostras de acero o compuestas rellenas.

F.3.8.2.5.1 — Requisitos básicos

Las columnas compuestas y las riostras de acero o compuestas deben satisfacer los requisitos del numeral F.3.4.1.1 para miembros de ductilidad alta. Las vigas de acero o compuestas deben satisfacer los requisitos del numeral F.3.4.1.1 para miembros de ductilidad moderada.

Para satisfacer los requisitos de compacidad moderada del numeral F.3.5.2.5.1 la relación ancho-espesor de riostras rellenas cuadradas y rectangulares deben multiplicarse por el factor (0.264 + 0.0082Kl / r), para Kl / r entre 35 y 90, siendo Kl / r la esbeltez efectiva de la riostra.

F.3.8.2.5.2 — Riostras diagonales

Las riostras de acero y las compuestas rellenas deben cumplir los requisitos de la sección F.3.6.2.5.2. El radio de giro en dicha sección debe tomarse como el de la sección de acero aislada.

F.3.8.2.6.1 — Soldaduras de demanda crítica

Las siguientes soldaduras se consideran de demanda crítica y deben satisfacer los requisitos de la sección F.3.1.3.4.2.

• (1) Las soldaduras acanaladas en empalmes de columnas. Excepto cuando pueda demostrarse que puede impedirse la formación de la rótula en la columna o cerca de la placa de base mediante restricciones, y en ausencia de tensiones netas bajo las combinaciones de carga que incluyen la carga sísmica amplificada.
• (2) Las soldaduras de la conexión columna-placa de base,
• (3) Las soldaduras en las conexiones viga-columna que cumplan el numeral F.3.8.2.6.2(2).

F.3.8.2.6.2 — Conexiones viga-columna

Cuando una riostra o su placa de conexión conecta tanto a la viga como a la columna, la conexión debe cumplir una de las siguientes condiciones:

• (1) La conexión debe ser simple (no a momento) y cumplir con los requisitos del numeral F.2.2.3.6.1, donde la rotación requerida debe tomarse como 0.025 radianes, o
• (2) Las conexiones viga-columna deben satisfacer los requisitos especificados en los numerales F.3.4.2 y F.3.7.2.6.4, F.3.7.2.6.5, F.3.7.2.6.6 y F.3.7.3.6.1 para conexiones a momento TR.

F.3.8.2.6.3 — Resistencia requerida de las conexiones de la riostra

La resistencia requerida de las conexiones de la riostra debe satisfacer los requisitos de la sección F.3.6.2.6.3.

F.3.8.2.6.4 — Empalmes de columnas

Deben cumplir con los requisitos del numeral. F.3.7.2.6.3

F.3.8.3.6.1 — Conexiones viga-columna

Cuando una riostra o una cartela se conecta a la viga y a la columna, la conexión debe cumplir con una de las siguientes condiciones:

• (1) La conexión debe ser simple (no a momento) y cumplir con los requisitos de F.2.2.3.6.1, donde la rotación requerida se tomara como 0.025 radianes.
• (2) Las conexiones viga-columna deben satisfacer los requisitos especificados en los numerales F.3.4.2 y F.3.7.2.6.4, F.3.7.2.6.5 y F.3.7.2.6.6 para conexiones a momento TR.

F.3.8.4.5.1 — Miembros de borde

Los miembros de borde deben satisfacer los siguientes requisitos:

• (1) La resistencia axial requerida del elemento de borde debe determinarse suponiendo que las fuerzas de cortante son tomadas por el muro de concreto reforzado y todas las fuerzas gravitacionales y de volcamiento son tomadas por los miembros de borde en conjunto con el muro de cortante.
• (2) Cuando el miembro de borde de acero embebido en concreto califique como una columna compuesta como se define en F.2.9, debe diseñarse como una columna compuesta que satisfaga los requisitos de F.2.9.
• (3) Deben instalarse conectores de espigo o anclajes de refuerzo soldados para transferir la resistencia a cortante requerida entre los miembros de borde de acero y los muros de concreto reforzado. Si se utilizan conectores de espigo, estos deben satisfacer los requisitos de F.2.9. Si se utiliza refuerzo soldado, este debe satisfacer los requisitos AWS D.1.4.

F.3.8.4.5.2 — Vigas de acople

• (1) Vigas de acople de acero — Las vigas de acople de acero que se usen entre muros de concreto reforzado adyacentes deben satisfacer los requisitos de F.2 y los de esta sección. Los siguientes requisitos aplican para vigas en secciones I.
• (a) las vigas de acople de acero deben cumplir con los requisitos de la sección F.3.4.1.1 para miembros con ductilidad moderada.
• (b) La resistencia a cortante esperada, Vn, para vigas de acople de acero debe calcularse con la ecuación F.3.8.4-1

donde:

• (c) La longitud de empotramiento, Le, debe calcularse con la ecuación F.3.8.4-2. La longitud de empotramiento debe considerarse que empieza por dentro de la primera capa de refuerzo de confinamiento del miembro de borde del muro.

donde:

• (d) Debe colocarse un refuerzo vertical en el muro cuya resistencia axial nominal sea igual a la resistencia a cortante esperada de la viga de acople, sobre la longitud de empotramiento de la viga con dos terceras partes del acero de refuerzo localizado sobre la primera mitad de la longitud de empotramiento. Este refuerzo de muro debe extenderse una distancia por lo menos igual a la longitud de desarrollo a la tensión, tanto arriba como debajo de las aletas de la viga de acople. Se puede suministrar refuerzo vertical para otros propósitos, tales como miembros de borde verticales, como parte del refuerzo vertical requerido.
• (2) Vigas de acople compuestas — Las vigas de acople compuestas embebidas en concreto deben satisfacer los requisitos de la sección F.3.8.4.5.2(1) como se modifica en esta sección:
• (a) Las vigas de acople deben tener una longitud de empotramiento dentro del muro de concreto reforzado que sea suficiente para desarrollar la resistencia a cortante esperada, Vn,comp, calculada con la ecuación F.3.8.4-3.

donde:

donde:

• (b) La longitud de empotramiento requerido debe calcularse con la ecuación F.3.8.4-2 usando Vn,comp en lugar de Vn.

F.3.8.5.5.1 — Elementos dúctiles

Las vigas de acople son zonas protegidas, y deben satisfacer los requisitos de la sección F.3.4.1.3. Se permiten las soldaduras en vigas de acople de acero para poner atiesadores, tal como se requiere en F.3.6.3.5.2(4).

F.3.8.5.5.2 — Miembros de borde

Las columnas de acero no embebidas deben satisfacer los requisitos de F.3.4.1.1 para miembros con ductilidad alta y la sección F.3.8.4.5.1(1).

Adicionalmente a los requisitos de la sección F.3.8.4.3(2) y F.3.8.4.5.1(2), los requisitos de esta sección deben aplicarse a muros con elementos de borde de acero embebidos. Los miembros de borde de acero embebidos en concreto reforzado que califiquen como columnas compuestas de acuerdo con el capitulo F.2.9, deben cumplir adicionalmente lo establecido en F.3.4.1.4.2(2) para miembros de ductilidad alta; de lo contrario, los miembros deben ser diseñados como miembros compuestos a compresión cumpliendo lo establecido en C.10.13 incluyendo los requisitos sísmicos especiales para miembros de borde en C.21.9.6. El refuerzo transversal para el confinamiento de los miembros de borde compuestos debe extenderse una distancia 2h dentro del muro, donde h es el peralte total del miembro de borde en el plano del muro.

Se deben suministrar conectores de cortante de espigo o barras de refuerzo soldadas, como se especifica en la sección F.3.8.4.5.1(3).

F.3.8.5.5.3 — Vigas de acople de acero

Además de los parámetros de F.3.8.4.5.2, las vigas de acople de acero estructural deben cumplir con lo establecido en F.3.6.3.5.2. Cuando en el capitulo F.3.6.3.5.2(4), se requiera, la rotación de la viga de acople se supondrá como 0.08 radianes, a menos que un valor menor se justifique por análisis racionales de deformaciones inelásticas esperadas bajo la deriva de piso de diseño. Se deben colocar por ambos lados de la viga de acople atiesadores de cara contra el muro de concreto reforzado. Estos rigidizadores deben cumplir los requisitos de la sección F.3.6.3.5.2(4).

Las vigas de acople de acero deben cumplir con los requisitos de la sección F.3.4.1.1 para miembros de ductilidad alta.

La resistencia a cortante esperada para la cual se calcula la longitud de empotramiento con la ecuación F.3.8.4-1 debe incrementarse por un factor de 1.1 para reflejar los efectos del endurecimiento por deformación (1.1RyVn).

El refuerzo vertical del muro como se define en F.3.8.4.5.2(1)(e) debe ser confinado por un refuerzo transversal que cumpla lo establecido para miembros de borde en C.21.9.6.

Los miembros de acero embebidos deben contar con dos regiones de refuerzo de transferencia vertical anclado a la aleta superior e inferior del miembro embebido. La primera región debe estar localizada de manera que coincida con la ubicación de las barras de refuerzo longitudinales del muro cercanas a la cara del muro. La segunda debe localizarse a una distancia no menor que d 2 desde donde se termina la longitud de empotramiento. Todas las barras de refuerzo de transferencia deben tener su longitud de desarrollo completa cuando envuelvan las aletas de la viga de acople. Se pueden usar anclajes rectos, con gancho o mecánicos para suministrar dicho desarrollo. Se pueden usar acoples metálicos soldados a las aletas para anclar las barras de transferencia verticales. El área de refuerzo de transferencia vertical requerido se calcula con la ecuación F.3.8.5-1:

donde:

El área del refuerzo de transferencia vertical no debe exceder el calculado por la ecuación F.3.8.5-2:

donde:

F.3.8.5.5.4 — Vigas de acople compuestas

Las secciones compuestas embebidas que sirven como vigas de acople deben cumplir con los requisitos de la sección F.3.8.5.5.3, excepto los requisitos de F.3.6.3.5.2(4), y debe usarse la ecuación F.3.8.5-3 en lugar de la ecuación F.3.8.4-4. Para todas las vigas de acople compuestas embebidas, la resistencia a cortante esperada, Vcomp, es:

F.3.8.5.6.1 — Soldaduras de demanda crítica

Las siguientes soldaduras son de demanda crítica y deben satisfacer los requisitos de la sección F.3.1.3.4.2:

• (1) Las soldaduras acanaladas en empalmes de columnas. Excepto cuando pueda demostrarse que puede impedirse la formación de la rótula en la columna o cerca de la placa de base mediante restricciones, y en ausencia de tensiones netas bajo las combinaciones de carga que incluyen la carga sísmica amplificada.
• (2) Las soldaduras de la conexión columna-placa de base,

F.3.8.5.6.2 — Empalmes de columna

Deben diseñarse de acuerdo a los requisitos de F.2.7.2.6.6.

F.3.8.6.3.1 — Almas

Las almas de acero deben diseñarse para resistir la carga sísmica E determinada a partir del análisis requerido por el Título B. El análisis debe tener en cuenta las aberturas en el alma.

F.3.8.6.3.2 — Otros miembros y conexiones

Las columnas, vigas, y conexiones en MCAC deben diseñarse para resistir las fuerzas sísmicas determinadas a partir de un análisis que incluye la resistencia esperada de las almas de acero a cortante, 0.6RyFy Asp, y cualquier porción de concreto en el muro activo para la deriva de diseño de piso. Los EBV pueden plastificarse en la base.

F.3.8.6.4.1 — Espesor de la placa de acero

No se permiten placas con espesores menores que 9.5mm.

F.3.8.6.4.2 — Rigidez de los elementos de borde verticales

Los EBV deben satisfacer los requisitos de F.3.6.5.4.1.

F.3.8.6.4.3 — Relación de momentos en la conexión EBH-EBV

Las relación viga-columna debe satisfacer los requisitos de F.3.6.5.4.2.

F.3.8.6.4.4 — Riostras

El arriostramiento debe cumplir los requisitos de F.3.6.5.4.3.

F.3.8.6.4.5 — Aberturas en el alma

Deben instalarse miembros de borde alrededor de las aberturas de almas de muros de cortante tal como se requiera en los análisis.

F.3.8.6.5.1 — Requisitos básicos

Los EBH y EBV de acero y los compuestos deben satisfacer los requisitos del numeral F.3.4.1.1 para miembros con ductilidad alta.

F.3.8.6.5.2 — Almas

La resistencia de diseño a cortante del tablero, φVn, para el estado límite de fluencia por cortante de una placa compuesta que cumpla con la sección F.3.8.6.5.3, debe determinarse como sigue:

donde:

La resistencia de diseño de los MCAC con una placa que no cumpla los requisitos de rigidez de la sección F.3.8.6.5.3 debe basarse en la resistencia de la placa especificada en F.3.6.5.5 y satisfacer los requisitos de F.2.7.2 y F.2.7.3.

F.3.8.6.5.3 — Elementos de rigidización de concreto

La placa de acero debe estar rigidizada adecuadamente por un recubrimiento de un tablero de concreto reforzado. La validación de este requisito puede demostrarse por medio de un análisis de placa con pandeo elástico que muestre que el muro compuesto puede resistir una fuerza nominal igual a Vns.

El espesor de concreto debe ser como mínimo 100 mm a cada lado cuando el concreto se coloque a ambos lados de la placa de acero y 200 mm cuando el concreto se coloque en un lado de la placa de acero deben instalarse conectores de espigo o otros conectores mecánicos que prevengan el pandeo local y la separación de la placa y el concreto reforzado. Debe colocarse refuerzo horizontal y vertical en el recubrimiento de concreto que cumpla o exceda los requisitos de C.14.3. La cuantía de refuerzo en ambas direcciones no debe ser menor que 0.0025. El espaciamiento máximo entre barras no debe ser mayor que 450 mm.

F.3.8.6.5.4 — Miembros de borde

Los miembros de borde de acero y los compuestos deben diseñarse para resistir una acción igual a la resistencia esperada a cortante de la placa de acero y cualquier porción de concreto reforzado del muro activa para la deriva de piso de diseño. Los miembros de borde compuestos y los de concreto reforzado deben satisfacer también los requisitos de la sección F.3.8.5.5.2. Los miembros de borde de acero deben satisfacer también los requisitos de la sección F.3.6.5.

F.3.8.6.6.1 — Soldaduras de demanda crítica

Las siguientes soldaduras son de demanda crítica y deben satisfacer los requisitos de la sección F.3.1.3.4.2:

• (1) Las soldaduras acanaladas en empalmes de columnas. Excepto cuando pueda demostrarse que puede impedirse la formación de la rótula en la columna o cerca de la placa de base mediante restricciones, y en ausencia de tensiones netas bajo las combinaciones de carga que incluyen la carga sísmica amplificada.
• (2) Las soldaduras de la conexión columna-placa de base,
• (3) Las soldaduras de conexiones EBH-EBV.

F.3.8.6.6.2 — Conexiones EBH-EBV

Estas conexiones deben cumplir los requisitos del numeral F.3.6.5.6.2.

F.3.8.6.6.3 — Conexiones de placas de acero a elementos de borde

La placa de acero debe estar continuamente soldada o atornillada en todos sus bordes a la estructura de acero o a los miembros de borde, o el componente de acero de los miembros de borde compuesto. Se requiere que las soldaduras o los pernos de alta resistencia de deslizamiento crítico desarrollen la resistencia nominal a cortante de la placa.

F.3.8.6.6.4 — Conexiones de placa al tablero de concreto reforzado

Los anclajes de acero entre la placa y el tablero de concreto reforzado deben diseñarse para prevenir su pandeo. Los anclajes de acero deben diseñarse para satisfacer las siguientes condiciones:

• (1) Tensión en el conector — El anclaje de acero debe diseñarse para resistir la fuerza de tensión resultante del pandeo local inelástico de la placa de acero.
• (2) Cortante en el conector — Los anclajes de acero deben diseñarse en conjunto para transferir la resistencia a cortante de la placa de acero o el panel de concreto reforzado, la que sea menor.

F.3.8.6.6.5 — Empalmes de columnas

Deben cumplir con los requisitos del numeral F.3.7.2.6.6.