¿Permite el AISC el uso del MEF para el diseño de uniones?

El análisis por elementos finitos en general y el análisis no lineal por elementos finitos en particular han sido reconocidos como un método viable en la investigación durante muchos años. Ha contribuido al desarrollo de las ecuaciones y disposiciones normativas que utilizan los ingenieros. Además, el análisis no lineal por elementos finitos se ha utilizado ampliamente en la práctica en EE. UU. y en todo el mundo para resolver problemas de ingeniería, desde los más simples hasta los más complejos. 

Los códigos y normas de EE. UU., incluidos ACI, AISC, TMS, NDS y otros, incluyen cláusulas que permiten el uso del análisis no lineal por elementos finitos para elementos estructurales y uniones que no están cubiertos por los códigos, que suelen ser complejos. Si los códigos permiten el uso de este método para problemas complejos, entonces puede resolver incluso problemas simples que tienen hipótesis que simplifican la solución. La investigación demostró que los estados límite del diseño de elementos y uniones pueden ser capturados mediante el análisis por elementos finitos. A continuación se presentan algunas de las referencias enumeradas en varias secciones del manual del AISC. 

El comentario del AISC 360 indica en varios lugares la posibilidad de utilizar el análisis por elementos finitos y el análisis no lineal por elementos finitos, como por ejemplo:

• "Las disposiciones también permiten el uso de análisis computacional (p. ej., el método de los elementos finitos) para reemplazar las ecuaciones de la Especificación utilizadas para evaluar los estados límite cubiertos por los Capítulos D a H, J y K" en la sección de Comentarios: Apéndice 1, Comm 1.1 página 573, de la 16.ª edición del manual del AISC.
• "Cualquier método de diseño que se base en el análisis inelástico y satisfaga los requisitos generales indicados está permitido. Estos métodos pueden incluir el uso de análisis no lineales por elementos finitos (Crisfield, 1991; Bathe, 1995) basados en elementos de continuo para diseñar un único componente estructural como una unión, o el uso de análisis de pórticos inelásticos de segundo orden (Clarke et al., 1992; McGuire et al., 2000) para diseñar un sistema estructural compuesto por vigas, pilares y uniones." En Comm 1.3 16.1-582 de la 16.ª edición del manual del AISC.
• "Cuando las uniones a modelar no se encuentran dentro del rango de las bases de datos, puede ser posible determinar las características de respuesta a partir de ensayos, modelado simple de componentes o estudios de elementos finitos (FEMA, 1995)." En B3. Comentarios, página 16.1-322 de la 16.ª edición del manual del AISC. 
• "Cuando el ingeniero de diseño se encuentra con vigas que no contienen un eje de simetría o cualquier otra forma para la que no existen disposiciones en las otras secciones del Capítulo F, las tensiones deben limitarse por la tensión de fluencia o la tensión de pandeo elástico. La distribución de tensiones y/o la tensión de pandeo elástico deben determinarse a partir de principios de mecánica estructural, libros de texto o manuales, como la Guía SSRC (Ziemian, 2010), artículos en revistas, o análisis por elementos finitos. Alternativamente, el proyectista puede evitar el problema seleccionando secciones transversales entre las numerosas opciones indicadas en las secciones anteriores del Capítulo F." en Comm. F12 16.1-393 de la 16.ª edición del manual del AISC. 
• "Para longitudes de soldadura superiores a 100 veces el tamaño de la soldadura, la longitud efectiva debe tomarse menor que la longitud real. El factor de reducción, proporcionado en la Sección J2.2b, es equivalente al indicado en CEN (2005), que es una aproximación simplificada de fórmulas exponenciales desarrolladas mediante estudios de elementos finitos y ensayos realizados en Europa durante muchos años." En Comm J2. página 16.1-484 de la 16.ª edición del manual del AISC.

La Guía de Diseño 1 del AISC para el diseño de uniones en la base para estructuras de acero, tercera edición, contiene dos nuevos apéndices (Apéndices C y D) para proporcionar métodos para la representación de las uniones en la base de pilares en el análisis de pórticos y orientación de diseño sobre su simulación mediante análisis por elementos finitos.

• Apéndice D - Orientación para el uso del Análisis por Elementos Finitos para el análisis y diseño de placas base, centrado en los detalles de uniones en la base de pilares expuestos

La Guía de Diseño 24 del AISC sobre uniones de secciones huecas estructurales, tercera edición, cita:

• "El Comentario al Capítulo K de la Especificación del AISC cita el análisis inelástico por elementos finitos (EF) como una herramienta para el diseño más allá de los límites de aplicabilidad para ingenieros experimentados, y esta opción está permitida por el Apéndice 1 de la Especificación del AISC. Tanto las uniones soldadas como las atornilladas pueden diseñarse mediante métodos de EF, siendo el análisis elástico suficiente para el diseño a fatiga, pero siendo el análisis inelástico generalmente necesario para capturar el estado límite último. Siempre deben verificarse las limitaciones del software elegido para garantizar que el software tiene la capacidad de investigar y capturar adecuadamente el estado límite que se está investigando. Esto puede implicar la confirmación del análisis no lineal, los criterios de fallo, el número suficiente de nodos y elementos permitidos, los tipos de elementos en la biblioteca, etc."  en el Capítulo 2.13, pág. 41.
• "En este caso, la técnica de modelado por EF y los parámetros de malla y material elegidos deben verificarse frente a algunos análisis de EF de la literatura de investigación o de casos de referencia recopilados (que a su vez han sido validados), como los de Wald et al. (2017)." en el Capítulo 2.13, pág. 41. 

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