Simulación numérica de conexión de acero de placa extendida sometida a flexión y fuerza axial

El análisis de una conexión viga-columna es una parte fundamental en el proceso de diseño de estructuras de acero bajo los lineamientos establecidos por normas internacionales. El método de elementos finitos permite determinar el comportamiento, los esfuerzos y las deformaciones de la conexión de acero de forma alternativa al método analítico. Asimismo, la fuerza axial en una conexión semirrígida normalmente es insignificante si se compara con una fuerza de flexión. No obstante, existen escenarios donde no se puede despreciar la influencia de la carga axial debido a su valor significativo. En este sentido, la presente investigación busca proponer un modelo de elementos finitos para conexiones viga-columna de placa extendida tomando en consideración la influencia de una fuerza de flexión y una fuerza axial. Los resultados de la simulación numérica serán validados con datos experimentales.

El proceso de diseño de estructuras de acero está regido por estándares internacionales, los cuales hacen especial énfasis a la evaluación de conexiones de acero en base a normas como Eurocódigo 3 – 1.8 y ANSI/AISC 358-16. En las últimas décadas, fallas significativas ocurrieron a nivel estructural en el diseño de conexiones viga-columna por lo cual se desarrollaron investigaciones para reducir las fallas en eventos futuros. Seguidamente, las lecciones aprendidas fueron tomadas por American Institute for Steel Construction (AISC), dicho estándar señala que la precalificación de la conexión se basó en dos programas: pruebas a gran escala experimentales y estudios exhaustivos de elementos finitos (ANSI/AISC, 2016). Además, la fuerza axial en una conexión de acero es despreciable en comparación a la flexión; sin embargo, existen algunos escenarios donde la fuerza axial alcanza valores que reducen significativamente la capacidad de la unión (Del Salvio et al., 2007). Para hacer frente a esta problemática, un modelo de elementos finitos para conexión de acero de placa extendida es propuesto considerando la acción de flexión y fuerza axial.