Calificación de conexiones viga-columna resistentes a momento para pórticos en perfiles tubulares de acero

Abstract

En el sector de la construcción ha aumentado el uso del acero, tendencia que incluye la implementación de la perfilería tubular estructural. Aunque esta alternativa industrial está ampliamente disponible, faltan estudios sobre su aplicación dentro de un sistema de resistencia sísmica para asegurar su correcto comportamiento, específicamente en pórticos resistentes a momento. Por lo tanto, es necesario investigar sobre el uso y comportamiento de estos perfiles y la forma adecuada y práctica de conectarlos para garantizar un buen comportamiento de los elementos estructurales y conexiones (viga-columna) para formar pórticos. En el presente estudio se calificaron dos conexiones atornilladas viga-columna entre perfiles tubulares, con el objetivo de proporcionar a la industria alternativas de aplicación de pórticos de acero resistentes a momento. En este proceso se garantizó el cumplimiento de todos los requisitos normativos para las conexiones dentro de estos sistemas. El trabajo se desarrolló en dos grandes ejes: la experimentación en laboratorio para establecer un comportamiento de referencia, y la simulación numérica, para ofrecer alternativas de determinación del comportamiento mecánico en el rango elástico e inelástico de una conexión a través de análisis por el método de elementos finitos sin comprometer la viabilidad económica. Cada proceso se describió en detalle y se presentó una guía de diseño de las conexiones para futuras aplicaciones. Finalmente, se presentaron los resultados y análisis tanto experimentales como numéricos Como resultado se obtuvieron dos tipos de conexiones metálicas entre perfiles tubulares que cumplieron con los requisitos de normativas locales, como la NSR-10, e internacionales, como el AISC 341-22 (Texto tomado de la fuente).

In recent years, the use of steel has increased in the construction sector, a trend that includes the implementation of structural tubular sections. Although this industrial alternative is widely available, there is a lack of studies on its application within seismic resistance systems to ensure its proper performance, particularly in moment-resistant frames. Consequently, it is necessary to explore methodologies for implementing these sections and determine the most suitable applications that guarantee the connection between structural elements to form frames (beam-columns). In this study, two metallic connections between tubular sections were qualified to provide the industry with valid application cases and ensure correct implementation of elements such as moment-resistant frames. Throughout this process, compliance with all regulatory requirements for connections within these systems was ensured. The work was conducted along two main axes: laboratory experimentation, aimed at establishing a baseline behavior, and numerical simulation, which provided alternatives for evaluating the physical behavior of connections through models, without compromising economic feasibility. Each process was detailed extensively and a connection design guide was presented for future applications. Finally, the results and analyses from both experimental and numerical perspectives were presented. Two types of metallic connections between tubular sections were achieved, meeting the requirements of local standards, such as the NSR-10, and international standards, such as the AISC 341-22.