Comportamiento cíclico de conexiones empernadas sometidas a cargas cíclicas y periódicas

Abstract

El presente trabajo de investigación se realizó con el fin de estudiar el comportamiento de las conexiones de estructuras de acero sometidas a cargas cíclicas y periódicas. Para lo cual se ensayaron dos tipos de conexiones a escala real, una conexión tipo arriostre y otra tipo viga-columna, realizando un ensayo para el arriostre y tres ensayos para la viga-columna. Con la información obtenida experimentalmente se determinaron las curvas de histéresis de las secciones de los elementos, y la carga aplicada en función del tiempo.Con esta información se realizó un modelo matemático utilizando el programa SAP2000, obteniendo resultados de rigideces de las secciones de los elementos que difieren en 5% y 10% en el caso del arriostre y 1% y 3% en el caso de la conexión vigacolumna, lo cual puede considerarse aceptable para un nivel de precisión en ingeniería. También se obtuvo de los ensayos las ductilidades de los elementos, 1.80 para el caso del arriostre y 1.20 para el caso de la viga. Se observó que en la conexión viga-columna la falla ocurre en el elemento viga, por pandeo local torsional en sentido contrario a las “agujas del reloj”; en el caso del arriostre la falla ocurre en la plancha de conexión, por pandeo local longitudinal en el eje de menor inercia. Se comprobó la transferencia de momento de la viga a la columna es del orden del 4%, menor al 20% por lo que la clasifica como una conexión a corte. Los valores de resistencia de los elementos de las conexiones tipo arriostre y viga-columna, duplican y triplican, respectivamente, la resistencia nominal obtenida en los ensayos de laboratorio. La continuación y trabajo futuro, propone el uso de estos resultados en modelos para establecer criterios para determinar el mejor comportamiento de las conexiones en las estructuras de acero frente a este tipo de cargas.

The present research paper was carried out with the aim to study the behavior of steel connections undergoing cyclic and periodic loads. Through the experimental program, we tested two types of full scale connections. One type connection brace and other type beam-to-column, made one try for brace and tree tries for beam-to-column. The information we obtained experimentally established the hysteretic curvesof frames sections, and the application load dependent on time. With this information we made a mathematical model using SAP2000 program, we achieved results of section stiffness of frames that differ in 5% and 10% in brace case and 1% and 3% in beam-to-column case. Thus, this can be considered acceptable to a precision level of engineering. The tests also achieved the ductility of frames, 1.80 in brace case and 1.20 in beam-to-column case. In the beam-to-column connection we observed that the failure happened in beam, by torsional local buckling in anti-clockwise direction, the brace case it happened in connection plate, by local buckling to along of the lesser inertia axis. It proved that the transfer of moment from beam-to-column was of a 4% order, less than 20%, classifiable as a shear connection. The values of resistance of the connections elements of brace and beam-to-column type, double and triple the nominal resistance achieved in the laboratory tests. The continuation and future work propose the usage of these results in models to establish criteria to determine the best behavior of connections in steel structures subject to these types of loads.