Estudio de Uniones de Momento Sísmico Precalificadas - (AISC)

Introducción

En este estudio, la Universidad Estatal de Ohio (OSU) trabajó para verificar la fiabilidad de IDEA StatiCa al analizar diferentes tipos de uniones de acero sísmicas precalificadas. Los resultados se comparan con los métodos contrastados: ecuaciones AISC, ABAQUS (software FEA) y los resultados de ensayos de laboratorio a escala real.

Objetivo del proyecto

El objetivo de este proyecto fue evaluar el comportamiento de uniones de acero sísmicas obtenidas del paquete de software IDEA StatiCa, considerando la resistencia a la carga, la capacidad de rotación y la respuesta momento-rotación. 

Para ello, se seleccionaron cuatro uniones de acero rígidas precalificadas diferentes que pueden utilizarse como parte de un pórtico de momento intermedio (IMF) y un pórtico de momento especial según AISC 358 (2016), y una unión de momento para utilizarse como parte de un pórtico de momento ordinario según AISC 341. 

Unión de momento con sección de viga reducida (RBS)

Unión de momento con placa de extremo (EPM)

Unión de momento con ala no reforzada soldada-alma soldada (WUF-W)

Unión de momento con ala no reforzada soldada-alma atornillada (WUF-B)

Unión de momento de doble T

Estructura del proyecto de verificación

• Para cada tipo de unión, se seleccionó un estudio experimental de la bibliografía, y uno de los especímenes ensayados se eligió como modelo de referencia; se seleccionaron cinco especímenes de variación adicionales del mismo ensayo o se crearon para ser examinados.
• Siguiendo los requisitos establecidos en AISC 341 (2016), AISC 358 (2016) y AISC 360 (2016), se realizaron las verificaciones de diseño para cada tipo de unión y se calcularon las capacidades a flexión.
• Los mismos especímenes se modelaron y analizaron en IDEA StatiCa, y se calcularon sus capacidades de momento y modos de fallo.
• Para el modelo de referencia de cada tipo de unión, se realizó un análisis de rotación de momento utilizando IDEA StatiCa, y la curva de rotación plástica de momento calculada se comparó con la relación de rotación plástica de momento medida experimentalmente en el informe de ensayo.
• Para comparar los resultados de IDEA StatiCa con el enfoque FEA tradicional, se desarrolló el modelo equivalente en ABAQUS para el modelo de referencia de cada tipo de unión. Se compararon las distribuciones de tensiones y deformaciones, así como las relaciones momento-rotación.
• Se evaluaron los resultados obtenidos de los ensayos, los cálculos de diseño AISC, IDEA StatiCa y ABAQUS, y se proporcionaron recomendaciones.

Resumen

El estudio realizado por la OSU demuestra que el enfoque de IDEA StatiCa es una herramienta fiable para calcular las capacidades de momento y predecir los modos de fallo en diferentes uniones de acero. En particular, la investigación mostró una desviación media del 2-13% entre los cálculos derivados de IDEA StatiCa y los de las directrices AISC. Esta diferencia, en su punto máximo, puede atribuirse a los matices de los tipos de unión de soldadura y a las hipótesis adoptadas respecto a las ubicaciones de la rótula plástica. 

Los resultados del estudio consolidaron la capacidad del software para ofrecer información precisa sobre el comportamiento estructural, destacando su utilidad en el mundo de la ingeniería.