3-Conexiones Precalificadas

CONEXIONES PRECALIFICADAS
Especialización en Soldadura
Universidad Tecnológica de Pereira
Ing. Héctor Acevedo Correa

Ing. Luis Miguel Arroyave E
REFERENCIA HISTÓRICA
• A inicios de 1960 se comenzó a estructurar
edificios con acero, mediante marcos a
momento con conexiones viga-columna.
• El 17 de enero de 1994 en Northridge, en
el Valle de San Fernando desató un
terremoto de magnitud 6.7 que destrozó
edificios, rompió tuberías de agua y
provocó incendios.
• La mayor concentración de muertes
ocurrió en Northridge Meadows, un
complejo de apartamentos de 163
unidades donde murieron 16 personas.
• El daño generalizado en edificios,
autopistas e infraestructura hizo que
Northridge se convierta en el desastre más
costoso de Estados Unidos en ese
momento.
• Unas 200 elevaciones altas de armazón de acero sufrieron fisuras y agrietamientos.
• Después del terremoto se han estado
desarrollando programas de investigación
por diferentes personas y entidades, en
diferentes países del mundo, con el
propósito de identificar e implementar
conexiones que presenten un mejor
comportamiento para la construcción de
estructuras de acero resistentes a momento.
A este tipo de conexiones se les denomina
Conexiones Post-Northridge.
• Una de ellas, la agencia federal para el
manejo de emergencias (FEMA), creó el
proyecto SAC.
• Los resultados de la investigación
permitieron publicar la guías FEMA-350 y
AISC 358-10.
• En su primera edición el estándar ANSI/AISC 358 desarrollo las siguientes
conexiones:
• Conexión de viga de sección • Conexión con plancha extrema (ver
reducida (RBS) (ver figura 7 y 8) figura 9 y 10)
• Las investigaciones estas conexiones
se basaron principalmente en las
investigaciones previas realizadas por
Popovy Stephen en los años setenta.
• En 1988, es introducida en el Código
para Edificaciones Regulares (UBC),
una de éstas, por su predominante
práctica en la costa oeste de los
Estados Unidos.
• Más tarde, en 1992, la conexión
precalificada fue adoptada en las
Normas Sísmicas Provisionales de la
AISC, y en otras normas de diseño.
PARÁMETROS DE
CUMPLIMIENTO
• El proceso de precalificación implica el cumplimiento de los siguientes
parámetros, dados por el AISC 341-16 en su Capitulo E, numeral 6b
conexión viga-columna y en la NSR-10 en sus numerales F.3.5.2.6.2 y
F.3.7.3.6.2, respectivamente, los cuales se presenta a continuación:
1. La conexión debe ser capaz de acomodar un ángulo de deriva de piso

de 0.02 radianes como mínimo para Pórticos Resistentes a Momento
Con Capacidad de Disipación de Energía Moderada (PRM-DMO) y de
0.04 radianes como mínimo para Pórticos Resistentes a Momento Con
Capacidad de Disipación de Energía Especial (PRM-DES).
PARÁMETROS DE
CUMPLIMIENTO
• DERIVA:
PARÁMETROS DE
CUMPLIMIENTO
2. La resistencia a flexión de la conexión, determinada en la cara de la
columna, debe ser por lo menos el 80% del Mp de la viga conectada, para
un ángulo de deriva de piso de 0.02 radianes para PRM-DMO y de 0.04
para PRM-DES.
3. La resistencia a cortante requerida de la conexión debe determinarse

usando el efecto de la carga sísmica para la condición de plastificación de
los dos extremos de la viga.
CONSIDERACIONES
• Se espera que los PRM sean capaces de disipar grandes cantidades de energía a través del
desarrollo de articulaciones plásticas.
• Las articulaciones plásticas deben ubicarse fuera de la cara de la columna para evitar la formación
de mecanismos y grandes demandas de deformación inelástica en las soldaduras de los elementos
de la conexión.
• La articulación se ubica por fuera de la cara de la columna cuando reforzamos la conexión o
debilitamos la viga.
• Esta metodología previene fracturas frágiles, mas no puede prevenir que ocurran daños
estructurales en las vigas, el costo y dificultad de dichas reparaciones es comparable con el costo de
reparar fallas frágiles, sin embargo la diferencia es que la protección de la vida puede ser
significativamente lograda.
• Las fallas frágiles degradan la resistencia de la conexión y generan perdida de capacidad
de resistencia a cargas gravitacionales y desarrollo potencial de colapsos locales.
ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
SISMORRESISTENTE DE ESTRUCTURAS DE
ACERO ACTUALES EN USA:
• FEMA 350
• Specification for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 360-05.
• Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. ANSI/AISC 341-05.
• Prequalified Connections for Special and Intermediate SteelMoment
Frames for Seismic Applications ANSI/AISC 358-16
Conexiones Precalificadas
según FEMA 350
Conexiones Precalificadas
según AISIC 358-10
Conexiones Precalificadas en
Colombia
Colombia
Algunas de las conexiones precalificadas en Colombia son las siguientes:
 Conexión Precalificada Rígida Viga I Y Una  Conexión Precalificada Tubo-Viga Reforzada

Columna Tubular Rellena De Concreto
Colombia
 Conexión Precalificada Viga I – Columna  Conexión Precalificada Soldada A Momento
Compuesta embebida Viga-Columna
Formulación Matemática Inicial
• Cálculo del momento plástico probable en la rótula: Para el diseño de conexiones totalmente restringidas, se
calcula el momento plástico máximo probable Mpr. El momento probable para la viga está dado por la siguiente
expresión:
• Cpr: Factor que tiene en cuenta la resistencia máxima de la conexión. Este valor no debe ser en general mayor a
1.20. No obstante, puede presentarse excepciones para alguna conexión en particular y por lo tanto debe
adoptarse los valores que surgen del proceso de precalificación.
• Ry: Coeficiente que relaciona la tensión de fluencia esperada con la mínima tensión de fluencia especificada de
la viga. Este valor se determina según Fy del material que compone el elemento. Determinado en las tablas de
cada norma específica.
• Zb: Modulo Plástico de la sección.
• Fy: Mínima Tensión de fluencia de la viga.
• Fu: Tensión de ruptura del acero.
Sección Reducida (Reduced
beam section, RBS)
• Parte de las alas de la Viga se
recortan selectivamente en
la región adyacente a la
conexión de viga – columna.
• Reduce el momento en la
conexión.
• La deformación plástica se
da lejos de la conexión.
Sección Reducida (Reduced
beam section, RBS)
• Parte de las alas de la Viga se
recortan selectivamente en
la región adyacente a la
conexión de viga – columna.
• Reduce el momento en la
conexión.
• La deformación plástica se
da lejos de la conexión.
Placa de extremo no atiesada
(END-PLATE MOMENT
CONNECTIONS
• Las conexiones de placa de
extremo atornilladas se realizan
soldando la viga a una placa final
y atornillando la placa final a un
ala de la columna.
• No necesita soldadura de
campo.
• Montaje sencillo.
• Conexión más fuerte que la viga.
• Conexiones tipo endplate
Aletas y alma soldada sin
refuerzos s(Welded
unreinforced flange-welded web
• En la conexión a momento conWUF-W)
banda soldada sin refuerzo (WUF-
W), la rotación inelástica se
desarrolla principalmente al ceder
la viga en la región adyacente a la
cara de la columna. La ruptura de
la conexión se controla mediante
requisitos especiales de detalle
asociados con las soldaduras que
unen las bridas de la viga a la
columna.
• Resistencia a la flexión completa.
Vu= hp*tp(0,6Ry*Fy : Esfuerzo Cortante
Otras conexiones Precalificadas
• Conexiones de empalme
• Ménsula Kaiser pernada (Kaiser

bolted bracket KBB
• Cubreplacas pernado (Bolted

flange plate BFP) o platabanda
• Conexión ConXtech (ConXtech ConXL moment connection ConXL)

CONCLUSIONES
• La articulación se ubica por fuera de la cara de la columna cuando reforzamos la
conexión o debilitamos la viga.
• La metodología y los criterios recomendados por las guías o normas mencionadas, son
una herramienta para el diseño y fabricación de conexiones que por encontrarse
precalificadas nos dan la seguridad de
estar dimensionando platinas de conexión que no solo nos garantizan rigidez y resistencia
sino también la ductilidad de los pórticos resistentes a momento.
• Utilizar conexiones precalificadas evita invertir demasiado tiempo en el diseño ya que se
tienen opciones detalladas y seguras de cómo realizar las uniones.
• Se recomienda usar conexiones precalificadas a fin de facilitar y estandarizar el diseño de
conexiones. Ya que si no se utilizan, se deben calificar las conexiones a emplear bajo los
parámetros establecidos en la normatividad vigente.
BIBLIOGRAFIA
• ANSI/AISC 358-16: Prequalified Connections for Special and Intermediate
Steel Moment Frames for Seismic Applications, including Supplement No. 1
• FEMA-350: Recommended Seismic Design Criteria For New Steel Moment-
Frame Buildings.
• Propuesta metodológica para el diseño de conexiones metálicas
precalificadas en Colombia – Ing. Carlos Andrés Delgado Rojas - Universidad
Industrial de Santander.
• Conexiones Precalificadas para Estructuras en Zonas de Alta Sismicidad -
Thomas M. Murray, XI Simposio Internacional de Estructuras de Acero, 10
de Marzo 2011.

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Ing. Héctor Acevedo Correa

1. La conexión debe ser capaz de acomodar un ángulo de deriva de piso

3. La resistencia a cortante requerida de la conexión debe determinarse

 Conexión Precalificada Rígida Viga I Y Una  Conexión Precalificada Tubo-Viga Reforzada

• Ménsula Kaiser pernada (Kaiser

• Cubreplacas pernado (Bolted

• Conexión ConXtech (ConXtech ConXL moment connection ConXL)

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