¿Qué son las conexiones precalificadas a momento?

Ante un evento sísmico, debido a la aceleración del terreno, una estructura es cargada con una fuerza resultante lateral. La filosofía de diseño sismorresistente se basa en que la estructura disponga de ciertos elementos estructurales que sean capaces de absorber la energía que es transmitida por la acción sísmica, incurriendo en deformaciones inelásticas de una manera controlada y en otros elementos que permanezcan en su rango elástico. Estas deformaciones deben ocurrir en elementos estructurales que, ante dicha deformación, no comprometa la integridad de la estructura. 

Estos elementos estructurales son conocidos como elementos fusibles ya que, dependiendo de la severidad del sismo y su deformación inelástica, puede quedar totalmente dañado, en cuyo caso tendrá que ser reparado o reemplazado.

Sistemas estructurales sismorresistentes

En el caso de que la estructura sea de acero, existen varios sistemas estructurales sismorresistentes que contienen elementos fusibles, entre los cuales podemos encontrar: 

• Sistemas con arriostramientos excéntricos, cuyo elemento fusible será el eslabón y su deformación será por flexión y/o corte (ver figura 1); 
• Sistemas con arriostramientos de pandeo restringido, cuyo elemento fusible será el mismo arriostramiento y su deformación será por la cedencia a tracción y compresión (ver figura 2 y 3);
• Pórticos especiales e intermedios resistentes a momentos, cuyos elementos fusibles serán las vigas y sus deformaciones serán por flexión creando rótulas plásticas (ver figura 4), entre otros.   

El 17 de enero de 1994, tuvo lugar un evento sísmico de gran importancia en Northridge, California y causó grandes pérdidas económicas. Debido a dicho evento sísmico, se reveló que los sistemas con pórticos resistentes a momentos tenían un defecto importante en sus conexiones. A raíz de esto, con financiamiento de la agencia federal para el manejo de emergencias (FEMA), fue creado el proyecto SAC cuyo objetivo específico era investigar el comportamiento de los elementos estructurales soldados en los pórticos resistentes a momento, es decir las conexiones viga-columna (ver figura 5 y 6). Todo el proceso de investigación dio como resultado que el Instituto Americano de la Construcción en acero y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI/AISC por sus siglas en inglés), desarrollará el estándar para conexiones precalificadas en pórticos de acero resistentes a momento especiales e intermedios aplicados a sistemas sismorresistentes, conocido como ANSI/AISC 358. 

La importancia de las conexiones

En este documento se desarrollan los resultados arrojados por los ensayos realizados en el proceso de investigación mencionado anteriormente y se dan como recalificadas las conexiones ya que fueron ensayadas múltiples veces, con muchas variantes obteniendo resultados favorables y consistentes. 

La importancia de estas conexiones radica en que, si su diseño y construcción se realizan correctamente, son los elementos que permiten que las vigas, que en este caso son los elementos fusibles, puedan absorber energía a través de su deformación inelástica. Cabe destacar que para que el sistema funcione correctamente, la conexión debe ser rígida y tanto la conexión como la columna deben tener pequeñas deformaciones y permanecer en el rango elástico. Para lograr este objetivo, la conexión se diseña considerando la capacidad resistente de la viga y no las solicitaciones impuestas por las cargas. En el estándar ANSI/AISC 358 se desarrolla el procedimiento para el diseño para varias conexiones precalificadas con elementos soldados y atornillados, cada una de ellas con sus ventajas y desventajas quedando a criterio del diseñador cuál de las conexiones implementar.  En su primera edición el estándar ANSI/AISC 358 desarrollo las siguientes conexiones:

• Conexión de viga de sección reducida (RBS) (ver figura 7 y 8)
• Conexión con plancha extrema (ver figura 9 y 10)