Conexiones Viga-Columna de Momento Utilizando Perfiles T Soldados

Abstract

Luego del terremoto de Northridge (Julio de 1994), en California, se observó que los códigos de diseño utilizados hasta la época tenían falencias, ya que se produjo una falla frecuente en el sector de las conexiones de las estructuras tipo marco de acero, esta falla se presentó en forma de una grieta iniciada en la soldadura de unión entre el ala de la viga y el ala de la columna, este tipo de falla es considerada como una falla frágil. Los principios de diseño actuales buscan generar estructuras dúctiles, esto quiere decir, estructuras que presenten deformaciones notorias y disipación de energía en forma de rótulas plásticas antes de un posible colapso.

Una de las conexiones que cumple con estos nuevos objetivos de diseño es la conexión viga-columna de momento precalificada por FEMA, T-Stub, la que corresponde a dos perfiles T dispuestos de forma apernada en la unión. Se estima que su uso agiliza el proceso constructivo ya que estás piezas pueden ser fabricadas en serie en maestranzas y sólo son apernadas en terreno.

El objetivo general del presente trabajo de título es determinar la factibilidad estructural del uso de conexiones T soldadas en estructuras de tipo marco, con el objeto de evaluar su uso en la realidad local.

Para cumplir este objetivo, se compararon los resultados de ensayos en perfiles T soldados realizados recientemente, con los valores de resistencia y rigidez recomendados por las especificaciones vigentes para diseño en acero y por trabajos analíticos previos a la realización de los ensayos. Finalmente se diseñó un edificio prototipo de marcos de acero de tres niveles, con y sin la conexión T-stub. Esto último permitió evaluar las ventajas y desventajas del uso de este tipo de elemento conector comparando las cubicaciones de acero entre ambos casos.

El resultado final fue que los modelos para perfiles T laminados se ajustan a las curvas de carga-deformación obtenidas de los ensayos. Por otro lado, se tiene que el diseño por capacidad que exigen los nuevos códigos, sumado a las restricciones de desplazamientos impuestos por la norma sísmica de edificios vigente en Chile, hace que el uso de esta conexión semi-rígida necesite de perfiles de mayor tamaño que estructuras que usen conexiones rígidas.

Se concluye que los diseños por capacidad hacen necesarios perfiles de mayor tamaño que para casos con conexiones rígidas debido a las restricciones de desplazamientos impuestas. Se recomienda estudiar otro tipo de estructuración en la que otros elementos limiten las deformaciones, de modo que los marcos queden diseñados por resistencia.