El presente trabajo muestra una serie de conexiones sismorresistentes del tipo vigacolumna de estructuras prefabricadas de hormigón armado. Para lograr esto, primero y a modo de introducción se muestran las principales ventajas de los prefabricados y algunas experiencias en otros países sísmicos. A continuación, cada una de estas conexiones es clasificada según la norma ACI 318-05, para luego detallar las dimensiones, refuerzos y forma de construcción de cada una de estas. Luego, se muestran los resultados de los ensayos a los cuales estas conexiones fueron sometidas. Los procedimientos de los experimentos, en su mayoría, siguen lo indicado en la norma ACI T1.1. Finalmente se sintetiza un método de cálculo de dichas conexiones, se muestran los valores teóricos obtenidos de esta forma y se les compara con los resultados experimentales. De todo este trabajo se concluye, que en su mayoría las conexiones mostradas poseen niveles de resistencia aceptables para zonas sísmicas y que el método de cálculo teórico utilizado entrega valores confiables Toda la información aquí expuesta, se extrajo de documentos elaborados en Estados Unidos, Nueva Zelanda, Turquía y Japón, donde se han realizado estudios y ensayos de laboratorio referentes a conexiones de elementos prefabricados de hormigón, y por lo cual poseen un nivel de desarrollo mayor al existente en nuestro país en este tipo de estructuras.

Se ha visto que después de ocurrido algunos eventos sísmicos, las uniones viga columna soldadas fallan, debido a fracturas en la soldadura ó a la deformación plástica de la unión. Surge así la posibilidad de examinar una alternativa a las uniones comunes viga columna, usando elementos disipadores en base a SMA. Este estudio es de carácter teórico y tiene por meta reproducir los ensayos experimentales hechos por J.R. Sepúlveda en 2006. Estos ensayos involucraron una conexión viga columna de acero con 4 barras SMA de CuAlBe de 3 [mm] de diámetro y 182 [mm] de largo útil trabajando como disipadores de energía. Se impusieron giros a la conexión, según el protocolo del SAC del 97, a frecuencias de 0.25 [Hz] y 1 [Hz]. Para el desarrollo de este trabajo se determinó en un comienzo que sólo se utilizará el programa ANSYS, teniendo presente todas las limitaciones que esto conlleva. Con el programa de elementos finitos ANSYS, se calibró un modelo que reprodujo el ensayo de una barra y luego se usó la geometría de la conexión, se le impusieron las mismas solicitaciones para verificar el comportamiento de las barras y de la conexión en general. El modelo de la conexión se comportó de manera similar a la conexión ensayada. De la comparación de los resultados se concluye que lo que produjo las mayores diferencias es la modelación de la curva tensión-deformación del material SMA. La comparación teórica de la misma conexión con barras de acero muestra que la deformación remanente debida a la fluencia de las barras, hace que la viga tenga una resistencia al corte casi nula, lo que induce el colapso de la estructura. Aunque en el caso del acero la disipación de energía de la conexión es mayor, la solución de ocupar un material superelástico se recomienda por la ausencia de deformaciones remanentes.

Ingeniero Civil / Las uniones viga-columna se utilizan en estructuras tipo marco y cumplen la función de entregar continuidad a la estructura, además de transferir esfuerzos de corte y momento de un elemento estructural a otro. Para estimar la capacidad al corte de una unión, se implementa un modelo analítico que se basa en una formulación simple, que considera un estado de tensiones y deformaciones promedio de un panel de hormigón armado que representa a la unión. Supone que la dirección principal de tensiones del elemento panel coincide con la dirección principal de deformaciones, lo que permite considerar la degradación de la resistencia a compresión del hormigón debido a los esfuerzos y deformación de tracción producidos en la dirección perpendicular. El acero de refuerzo presenta un comportamiento uniaxial elasto-plástico perfecto. Además se fija el ángulo de la direcciones principales cuando el hormigón alcanza su máxima resistencia a la tracción (α[σ_r=f_ct]) ]), originando el modelo ángulo fijo por Ulloa (2013). Por último, el modelo satisface el equilibrio en la dirección longitudinal mediante la relación σ_L=N/A. Con el objetivo de analizar el comportamiento del modelo, se compara los resultados entregados con una base de datos, integrada por 92 ensayos a uniones viga-columna de tipo exterior e interior. Notando que el modelo no considera el efecto de confinamiento producto de los elementos adyacentes a la conexión, este efecto se introduce a través de unos factores (λ_L y λ_t) que reducen los valores de las expansiones longitudinales y transversales utilizadas para calibrar el ángulo de falla, generando así una nueva expresión para calcular dicho ángulo. Implementándolos y considerando la contribución de la armadura de borde desarrollada por Álvarez (2015), se obtiene una buena estimación para uniones exteriores (promedio de la relación Vmodelo/Vensayo 0.97 y dispersión 0.19) e interiores, presentando un promedio de 0.91 y dispersión 0.18. Además, el modelo logra captar correctamente la variación de los parámetros de la unión, salvo la relación de aspecto y el nivel de confinamiento de las vigas para las uniones interiores. Al comparar con otros modelos de la literatura, se observa que el modelo creado por Wang et al. (2012), presenta mejores resultados, observándose que la diferencia radica en que el modelo desarrollado en este trabajo no estima correctamente los casos sin carga axial. Finalmente, se presenta una síntesis del modelo para ser aplicado a muros cortos, vigas altas, ménsulas y uniones viga-columna de hormigón armado, presentando correctas predicciones para cada uno de estos elementos, con promedios de la relación Vmodelo/Vensayo cercanos a la unidad y bajas dispersiones para ménsulas y uniones (0.16 y 0.19) y medianamente altas, pero consideradas aceptables, para muros cortos y vigas (0.25 para cada uno).

Ingeniero Civil / El presente trabajo es de carácter analítico y tiene como objetivo entregar recomendaciones de diseño para una conexión de momento viga-columna que usa perfiles T soldados, como parte del proyecto Fondecyt de Iniciación en Investigación 11090196. Para lograr este propósito se realiza un modelo 3D de elementos finitos sometido a desplazamientos controlados, realizado en Ansys 14, el cual entrega las deformaciones y tensiones en las zonas de interés del perfil T soldado. Se modelan diez configuraciones geométricas diferentes, con la idea de reproducir los modos de falla predichos por FEMA 350. Se compara los valores del modelo 3D con las ecuaciones vistas en FEMA 350 y con ensayos cíclicos realizados en paralelo en el marco de una tesis de magíster en ingeniería sísmica de la Facultad. En adición a los diez modelos, se replica la geometría de un ensayo monotónico realizado en la Facultad, entregando valores y modo de falla similares. Los modelos realizados en Ansys 14, representan adecuadamente el valor último de los modos de falla asociados al alma, no así los que tienen que ver con los pernos a tracción. Los valores entregados por FEMA 350 subestiman la capacidad de los perfiles sometidos a cargas cíclicas que fallan por fractura de pernos a tracción. En ningún modelo se observa fallas en las soldaduras, y los pernos a corte del alma se encuentran dentro de los rangos esperados de tensiones. Como recomendaciones de diseño se tiene que la T debe tener relaciones de espesor entre ala y alma bajas, esto permite que el ala trabaje y disipe energía, permita grandes rotaciones y así hacer trabajar al perfil completo. Finalmente, se recomienda refinar el modelo por el lado de las leyes constitutivas de los materiales y el protocolo de carga utilizado.