Resumen. Palabras Claves: Pórticos de acero resistentes a momento, recomendaciones, códigos, evaluaciones, matrices, propiedades mecánicas.

Transcripción

1 Estado de la Práctica del Diseño y Construcción de Edificios Existentes de Acero Resistentes a Momento y Recomendaciones para la Construcción de Edificios de Acero Nuevo en la Cuidad de Guayaquil. Andrés Cassagne 1, Pedro Rojas C. 2 1 Escuela Superior Politécnica del Litoral, Facultad de Ingeniería en Ciencias de La Tierra, Campus Gustavo Galindo, km 30.5 vía Perimetral, Apartado Guayaquil, Ecuador 2 Ingeniero Civil, UCSG; MSc, University of Buffalo, EEUU; PhD, Lehigh University, EEUU. 2 per2@ecua.net.ec Resumen El presente artículo presenta las Recomendaciones para la construcción de edificios nuevos de acero en la ciudad de Guayaquil basados en la evaluación del estado de la práctica del diseño y construcción de 10 edificios de acero existentes en Guayaquil, entrevistas realizadas a profesionales, las deficiencias encontradas en los edificios evaluados y los códigos modernos de otros países. Como primera parte de la investigación se efectuó la revisión bibliográfica del Código Ecuatoriano de Construcción (CEC) y la comparación de éste con los códigos modernos de diseño con el fin establecer la carencia de criterios de diseño y construcción sismorresistentes para Pórticos Especiales de Acero Resistentes a Momento (PEARM). Las evaluaciones y entrevistas se realizaron mediante la ayuda de matrices. Los edificios se evaluaron mediante inspección visual, levantamiento estructural y análisis de modelos estructurales computarizados usando los programas SAP2000 y ETABS 9. Los resultados de las matrices revelaron las deficiencias estructurales en los edificios de acero existentes y en proceso de construcción en Guayaquil estudiados en esta investigación. Adicionalmente, se evaluaron las propiedades mecánicas de los aceros usados en la construcción de edificios de acero en Guayaquil y dicha evaluación sirvió para establecer la variabilidad de la resistencia de los materiales analizados y la resistencia recomendada por las especificaciones ASTM. Palabras Claves: Pórticos de acero resistentes a momento, recomendaciones, códigos, evaluaciones, matrices, propiedades mecánicas Abstract The current article presents the Recommendations for the construction of new steel buildings in the city of Guayaquil based on the evaluation of the practice state of the design and the construction of 10 steel buildings in Guayaquil, interviews to professionals, the deficiencies found in the evaluated buildings and the modern codes in others countries. As a first part of the research, a bibliographical review of the Ecuadorian Building Code and the comparison of this one with the other modern design codes were made with the purpose of establishing the lack of criteria about earthquake resisting design and construction for Special Steel Moment Frame (SSMF). The evaluations and interviews were summarized with the aid of matrixes. The buildings were evaluated by visual inspection, structural inspection and with the analysis of computerized structural models by the SAP2000 and ETABS 9 programs. The results of the matrixes revealed the structural deficiency in the existing steel buildings and in the process of construction in Guayaquil of the buildings studied in this research. In addition, it was evaluated the mechanic properties of the steels used in the construction of steel buildings in Guayaquil and this evaluation was used to establish the variability among the resistance of the analyzed materials and the recommend resistance by the ASTM specification. Keywords: Special Steel Moment Frame, Recommendations, codes, evolutions, matrixes, mechanic properties.

2 1. Introducción. La construcción de edificios de acero en Guayaquil se ha popularizado en la ciudad de Guayaquil durante los diez últimos años. Los sistemas estructurales más utilizados en la construcción de edificios son los Pórticos Especiales de Acero Resistentes a Momento (PEARM). Las lecciones aprendidas en los sismos de de Northridge (1994) y Kobe (1995) denotan que los PEARM experimentaron fracturas prematuras e inesperadas en las conexiones soldadas. Algunos de los edificios construidos en Guayaquil presentan detalles estructurales similares a los edificios que fueron dañados en los sismos mencionados anteriormente. El objetivo de esta investigación es evaluar el estado de la práctica de la construcción de edificios de acero en Guayaquil. El artículo presenta las Recomendaciones para la Construcción de Edificios Nuevos de Acero en Guayaquil. Las recomendaciones se desarrollaron luego de realizar las evaluaciones a 10 edificios de acero existentes de Guayaquil, las entrevistas y las revisiones de los códigos modernos de diseño sísmico. El artículo describe las posibles deficiencias en el estado de la práctica del diseño y construcción de los edificios de acero construidos en los últimos años en Guayaquil. Se describe también las propiedades mecánicas de los aceros usados en la construcción de edificios de acero en Guayaquil. 2. Desarrollo de la investigación Revisión Bibliográfica del Código Ecuatoriano de Construcción (CEC) y comparación con códigos modernos de diseño. La revisión de los códigos modernos utilizados para el diseño sísmico de edificios de acero estructural de otros países, es importante para establecer una comparación con el Código Ecuatoriano de la Construcción (CEC). La revisión del código ecuatoriano es trascendental para establecer los aspectos de diseño sismorresistente para PEARM que no constan en el mismo. Los documentos revisados para esta investigación fueron los siguientes: (1) Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE/SEI 7-05); que proporciona los requerimientos mínimos de carga, las combinaciones de carga y procedimientos de análisis y diseño sismorresistente, (2) Seismic Provisions for Structural Steel Buidlings (ANSI/AISC ); proporciona un criterio común de diseño y construcción de sistemas de estructuras de acero y edificios compuestos de acero estructural y concreto reforzado para aplicaciones en zonas de alto riesgo sísmico, (3) Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications" (ANSI/AISC ); proporciona criterios para el diseño, detallamiento, fabricación y calidad de las conexiones precalificadas para los pórticos resistentes a momento especiales e intermedios estipulados en las disposiciones sísmicas ANSI/AISC , y (4) Publicaciones FEMA; el FEMA muestra los criterios, evaluaciones, especificaciones y recomendaciones sísmicas para PEARM. Adicionalmente contiene una serie de reportes del estado del arte de soldadura, inspección, material base y desempeño sísmico de edificios de acero Desempeño sísmico de los edificios de acero en algunas ciudades. La investigación del desempeño sísmico de los edificios de acero antes del sismo de Northridge de 1994 en EEUU era escasa y muy superficial. Esto se debía a que los edificios con PEARM generalmente no mostraban daños aparentes en su estructura ante la ocurrencia de sismos previos. El sismo de la ciudad de México de 1985 probablemente fue el primer evento en el cual un número significativo de edificios de acero fueron sujetos a una prueba severa. Como resultado de este evento sísmico, un edificio de 21 pisos del Complejo Pino Suárez colapsó sobre otro de 14 pisos y otro de 21 pisos tuvo daños estructurales severos. El motivo de los daños fueron fracturas encontradas en las columnas cajón que conformaban el edificio. Luego del sismo de Northridge, se realizaron inspecciones a edificios afectados por sismos anteriores, encontrando daños principalmente en las conexiones soldadas. A continuación se resumen los eventos sísmicos que cambiaron las prácticas de diseño y construcción de los edificios con PEARM (a) Sismo de Northridge de El sismo de la ciudad de Northridge fue de 6.7 de magnitud en la escala de Richter. El epicentro fue ubicado a 1.6 Km. de la ciudad de Northridge y a 20 Km. de la ciudad de los Ángeles. Causó extensos daños en autopistas, servicios públicos, en estructuras de acero y concreto. Generalmente el daño mas frecuente encontrado en los edificios de acero se localiza en la conexión viga columna. Como se muestra en la Figura 1 las fracturas comenzaron en el ala inferior de la viga, en las conexiones en las que no se retiraban las barras de respaldo. Otros factores que influyeron en los daños fueron la pobre calidad en la ejecución de la soldadura, materiales de soldadura de baja tenacidad, material base con resistencias mayores a lo especificado y concentración de esfuerzos en el ala inferior de la viga.

3 acceso, (3) introducción de nuevos metales que mejoren la ductilidad, (4) el uso de electrodos con mayor resistencia, y (5) procedimientos detallados de diseño para la bases de las columnas Eventos y proyecciones sísmicas para la ciudad de Guayaquil. Figura 1. Zona común de iniciación de fracturas en las conexiones viga columna en el sismo de Northridge de Después de las inspecciones realizadas, se suscitaron cambio en los códigos de construcción en California, se estableció la revisión mandatoria de todos lo edificios pese a que no muestren daños visibles en su estructura. (b) Sismo de Kobe de El sismo de Kobe registró una magnitud de 7.2 en la escala de Richter. El epicentro fue ubicado a 20 Km. del suroeste la ciudad de Kobe en la isla Awaji. La cifra de muertos fue Colapsaron edificios de concreto reforzado y de acero. Se presentaron daños en puentes, carreteras, vías del tren, puertos e incendios en el centro de la ciudad. Los daños en el sismo de Kobe fueron extensos, incluyendo el colapso de varios edificios de acero. Las columnas tuvieron daños siempre cerca de las conexiones con las vigas. Los contravientos mostraron pandeo local y distorsión fuera del plano debido al uso de secciones transversales pequeñas. La base de las columnas mostró daños en los pernos de anclaje. Las conexiones soldadas en Kobe utilizaban soldadura de filete (SF) y soldadura de ranura de penetración completa (SRPC). Los daños mostrados en la Figura 2a, son de una conexión con SF. En la figura 2b, se muestra daño en el material base de la viga en una conexión con SRPC iniciado desde el agujero de acceso. Dos eventos sísmicos fueron los más representativos registrados en Guayaquil. En 1942 ocurrió un sismo de 7.9 en la escala de Richter. El epicentro se ubicó en Jama, Manabí. Causó 40 muertos, colapso de edificaciones mixtas de madera y ladrillos, en su mayoría al sur de la ciudad donde el suelo era blando. Los servicios de energía eléctrica, teléfono y agua potable se suspendieron. En 1980 ocurrió un sismo de 6.1 de magnitud en la escala de Richter. El epicentro se ubicó cerca de Nobol, a 30 Km. de Guayaquil. El terremoto causó 10 muertos, 100 casas y edificios colapsaron, las estructuras de hormigón armado presentaron daños no estructurales. Los servicios básicos se suspendieron. Las magnitudes de los sismos registrados son parecidas a los sismos de Northridge y Kobe. El Proyecto RADIUS (Risk Assessment Tools for Diagnosis of Urban areas against Seismic disaster), propone un sismo hipotético para crear el plan de acción de manejo de riesgo sísmico. Se tomaron en cuenta factores tales como: probabilidad de ocurrencia, ubicación, periodo de retorno y las evaluaciones del estado de las estructuras en la cuidad de Guayaquil para elegir el sismo. Este evento se da en la Zona Costera Noroeste, con una magnitud de 8 en la escala de Richter. El objetivo principal de plan de manejo de riesgo sísmico es evitar que muchas vidas se pierdan y mitigar el impacto social de un terremoto que podría ocurrir en el futuro Elaboración de matrices muestreo y entrevista. (a) (b) Figura 2. Daño en las conexiones con SF y SRPC en el sismo de Kobe 1995 (tomado de FEMA 355 E). Los cambios más importantes que se suscitaron después del sismo de Kobe fueron: (1) cambios en los códigos de la práctica de diseño y fabricación de edificios con estructuras de acero, (2) recomendaciones con respecto a las formas y medidas de los agujeros de Se desarrolló una matriz para la evaluación estructural de edificios metálicos existentes en la ciudad de Guayaquil basados en el procedimiento descrito en el Capitulo 3, apéndice B del FEMA 178. La matriz evalúa al edificio en los siguientes aspectos: (1) sistema de edificio; (2) pórticos resistentes a momento, (3) sistema de piso, y (4) conexiones. Las preguntas en la entrevista están dirigidas para obtener información sobre el diseño y construcción de edificios metálicos en la ciudad de Guayaquil. La matriz se divide en las siguientes secciones: (1) información general, (2) información específica, y (3) diseño. Las entrevistas se realizaron a profesionales con experiencia en el diseño, construcción e inspección de edificios de acero.

4 2.5. Recopilación de datos de las propiedades mecánicas de los aceros usados en Guayaquil. Para la obtención de los datos se realizaron visitas a seis empresas proveedoras de acero en la ciudad de Guayaquil, las cuales facilitaron certificados de fábrica en total. Los aceros investigados fueron A36, A572 Gr 50 y A588 Gr 50. Los certificados corresponden al periodo de mediados de 2006 a mediados de Los certificados en su mayoría corresponden a planchas de acero de distintos espesores, y en algunos casos de bobinas. 3. Resultados de la Entrevistas y Evaluaciones. frecuencia en la construcción de edificios metálicos son los PEARM. Las son vigas fabricadas utilizando armaduras o perfiles I a partir de planchas soldadas. Las columnas son tubulares rectangulares formadas de planchas soldadas o canales doblados en frío (ver Figura 3). Las conexiones viga-columna de los PEARM consisten generalmente en conexiones soldadas por medio de SF. En ciertos casos, tanto las alas como el alma de las vigas están soldadas a la columna, mientras que en otras ocasiones solamente las alas o el alma están soldadas a la columna. La Figura 4 ilustra casos típicos de conexiones viga-columna Resultados de las Entrevistas Las entrevistas realizadas a los profesionales reflejaron algunos aspectos importantes sobre la práctica del diseño, construcción e inspección de edificios en la ciudad de Guayaquil. Todos los profesionales coinciden en que el principal problema es la falta de criterios para el diseño, construcción e inspección de edificios de acero en el CEC. Otro de los problemas es la utilización de acero doblado en frío que no garantiza un buen desempeño sísmico. Con respecto a la inspección de la soldadura, se encontraron falencias en los espesores de los cordones de soldadura, la falta de planos de taller detallando la soldadura, ensayos realizados a los procesos, uso y almacenamiento de los electrodos, entre otros. El proceso de soldadura se debe realizar mediante los siguientes documentos: (1) Welding Procedure Specification (Especificaciones de los procedimientos de soldadura) (WPS), (2) Procedure Qualification Record (Registros de los procedimientos de calidad) (PQR),y (3) Welding Procedure Quality (Calidad de los procedimientos de soldadura) (WPQ). El acero comúnmente usado para la construcción edificios metálicos en la ciudad de Guayaquil es el A36, pero a nivel mundial se está implementando los aceros A588 Gr50 y el A572 Gr Resultados de las Evaluaciones a los edificios. Las evaluaciones de los edificios dieron a conocer el estado de la práctica del diseño y construcción de edificios de acero en Guayaquil. El Sistema Resistente a Fuerzas Sísmicas (SRFS) que se utiliza con más (a) Vigas Tipo de Armadura (b) Columnas tubulares formada con canales doblados en frío Figura 3. Vigas y Columnas de acero utilizadas comúnmente en Guayaquil. Figura 4. Conexiones de viga-columna son SF. Con respecto de los sistemas de pisos utilizados comúnmente en Guayaquil se puede decir que generalmente existen dos sistemas. El primero utilizada la losa nervada de hormigón, el segundo, una lámina de acero sobre la cual se coloca un topping de concreto con una malla de refuerzo que en ciertos casos es electrosoldada Posibles Deficiencias de los PEARM en los edificios de la ciudad de Guayaquil. Luego de realizadas las evaluaciones de los edificios y de las entrevistas realizadas, se determinaron la posibles causas para un desempeño sísmico inadecuado. A continuación se citan las posibles causas: Entre las posibles causas para un desempeño sísmico inadecuado podrían citarse las siguientes:

5 (a) Diseño estructural inapropiado. Ciertas estructuras han sido diseñadas solo para resistir cargas gravitacionales. Existe la posibilidad de que ciertos de los edificios de pocos pisos de Guayaquil no han sido diseñados para resistir cargas sísmicas. Esto se debe a la construcción informal en nuestro medio. Algunos de los edificios tienen irregularidades en planta, en elevación y de masa. La falta de juntas de dilatación sísmica entre los edificios adyacentes puede provocar golpeteo. En ciertos casos, el procedimiento de diseño se basa en normas para perfiles laminados en caliente los cuales pueden desarrollar ductilidades en el orden de 6 a 7 (ANSI/AISC ). Sin embargo, los miembros estructurales que realmente se utilizan son perfiles doblados en frío los que por el proceso inherente de fabricación de dichos perfiles, no podrían alcanzar las ductilidades que demandaría un sismo moderado o severo. Para el diseño de los edificios muestreados se infiere que no se han utilizados los criterios sísmicos incluidos en la ANSI/AISC (b) Mano de Obra e Inspección. A partir de las diferentes entrevistas a los ingenieros involucrados en el diseño, construcción y fiscalización de las estructuras de acero estructural y las visitas a los edificios muestreados, se ha podido detectar que en ciertos casos la soldadura es inadecuada, insuficiente y realizada por soldadores no calificados y sin procedimientos de inspección adecuados. Tanto para las construcciones formales e informales en Guayaquil, existiría una alta probabilidad de fractura frágil en especial en la zona de las conexiones viga-columna. (c) Conexiones. En nuestro medio no se usan las conexiones precalificadas especificadas en el ANSI/AISC y en el FEMA 350. Estas conexiones garantizan un buen desempeño sísmico debido a que han sido ensayadas previamente en el laboratorio ante varios escenarios de eventos sísmicos. El uso de SF en las conexiones viga columna no tiene un comportamiento adecuado ante sismos moderados o severos de acuerdo al FEMA 355E. Como se muestra en la Figura 5a en algunas conexiones no se ha retirado la barra de respaldo (principal motivo de los daños presentados en Northridge). Las columnas se interrumpen en ciertas conexiones de los edificios inspeccionados como se observa en la Figura 5b. Se puede citar que algunas de las conexiones no cumplen con el criterio de columna fuerte-viga débil. Esto se agrava aun más si se toma en cuenta que los conectores de corte no se interrumpen en la zona de probables articulaciones plásticas. Por último, los empalmes de las columnas en algunos casos se realizan en la unión, sitio de mayor demanda sísmica, lo cual esta prohibido por las nuevas recomendaciones sísmicas. Se concluye que para la construcción de algunos de los edificios de acero de pocos pisos en nuestra ciudad, se ha utilizado criterios de diseño y detalles constructivos obsoletos, los cuales están asociados con modos de fallas estructurales no dúctiles ante la presencia de sismos. Debido a esto, el comportamiento de dichas estructuras podría resultar inadecuado ante la ocurrencia de sismos moderados o severos. El desempeño sísmico inadecuado de estas estructuras probablemente ocasionaría daños severos o inclusive colapsos. (a) Soldadura de filete en (b) vigas apoyadas sobre unión viga I columna columna Figura 5. Uniones viga-columna en PEARM 3.5. Resultados de la evaluación de las propiedades mecánicas de los aceros usados en Guayaquil. Para los aceros evaluados A36, A572 Gr50 y A588 Gr50, se resumen en la Tabla 1 los resultados de las evaluaciones del esfuerzo de fluencia (F y ) y la resistencia a la tensión (F u ) y las comparaciones con los valores dados por el ASTM. La base de datos de los esfuerzos se evaluó mediante métodos estadísticos. Tabla 1. Comparación de valores F y y F u obtenidos en la evaluación, con las especificaciones ASTM Acero F y Promedio (ksi) F y Especificado (ksi) F u Promedio (ksi) F u Especificado (ksi) A A572 Gr A588 Gr Para todos los aceros las medias obtenidas del análisis de los esfuerzos F y y F u fueron mayores a las especificadas en el ASTM. Luego de la obtención de los esfuerzos se obtuvo los factores de Fluencia Probable (R y ) y de Tensión Probable (R t ). Para el acero A36 la variación es el 6% para los valores de R t y del 1% para R y, con respecto a los valores dados por ANSI/AISC Para los

6 aceros A572 Gr 50 y A588 Gr 50 la diferencia entre los valores calculados de la base de datos y los valores dados por ANSI/AISC de los factores R y y R t presentan un máximo de 6%. La Tabla 2 muestra los datos obtenidos en el análisis y los especificados por el ANSI/AISC Tabla 1. Comparación de esfuerzos evaluados R y y R t con los valores dados por ANSI/AISC Acero R y Promedio R y Especificado R t Promedio R t Especificado A A572 Gr A588 Gr La variación de los factores de fluencia y tensión probable de los aceros analizados con respecto de los valores dados por ANSI/AISC , son pequeñas, lo que indica que pueden ser utilizados sin que se presenten grandes diferencias en el diseño final de los edificios de acero. 4. Recomendaciones para la Construcción de Edificios de Acero Nuevos Las recomendaciones se realizaron basadas en los resultados de las entrevistas a profesionales, las evaluaciones a los edificios, la identificación de las posibles causas de las deficiencias estructurales encontradas en los edificios de acero existentes en la ciudad de Guayaquil y en los códigos modernos de otros países. Para desarrollar un plan en control de la calidad y la inspección, se debe contar con una serie de documentos que contengan una descripción de la organización de la estructura, planos, normas, prácticas, procedimientos, procesos, y los recursos para implementar y mantener la calidad proyectada para la estructura. Todos los procesos de soldadura deben requerir en todas las etapas de construcción de la estructura con un (WPS) de acuerdo a AWS. A continuación se muestran las Recomendaciones para la Construcción de Edificios Nuevos en los aspectos de Construcción e Inspección. (a) Planos. Los planos requeridos para ejecutar el Control de Calidad de la estructura son los siguientes: Planos estructurales de diseño y especificaciones, Planos de fábrica y los Planos de construcción y montaje. Los planos deben presentar también las especificaciones de la soldadura en forma de notas que indiquen materiales requeridos, procesos de soldadura a ser usados, tipo y diámetro de electrodos. Los detalles de soldadura mostrados en los planos u otros documentos deberán incluir la localización, longitud y dimensión de la soldadura. (b) Ejecución de Soldadura. De acuerdo al ANSI/AISC se debe utilizar Soldadura de demanda crítica (SDC) para las conexiones del SRFS. A continuación se presentan las recomendaciones en el proceso de ejecución de la soldadura con respecto a los materiales y las condiciones del entorno. Requerimientos de los Materiales de Soldadura. Todos materiales de soldadura utilizados en los miembros de SFRS, deben tener las siguientes propiedades mecánicas: (1) Charpy de muesca en V de 20 lb-ft a -0º F. (2) Esfuerzo de fluencia: 58 ksi mínimo, (3) Esfuerzo último: 70 ksi mínimo, y (4) Elongación: 22% mínimo. Niveles de Hidrógeno. Los metales de soldadura deben cumplir con los requerimientos de H16 (16 ml de hidrógeno difusible por cada 100 gr. de material de soldadura depositado), especificados en el AWS A4.3. Este tipo de electrodos son de bajo contenido de hidrógeno. Se utilizan para evitar el agrietamiento en la ejecución de la soldadura. Almacenamiento de electrodos y límites de exposición. Los electrodos deben ser almacenados en los empaques originales y sin contacto con el medio ambiente. El electrodo debe ser expuesto a un ambiente de 80ºF (27ºC) y a un 80% de humedad relativa. Una vez fuera del empaque se almacenarán en un horno a una temperatura entre 250ºF (121ºC) a 550ºF (288ºC). Límites de velocidad del viento. La soldadura no debe efectuarse en exposición del viento, a menos que la soldadura sea protegida por un refugio. Este refugio debe tener forma y material apropiados de tal manera que reduzca la velocidad en la proximidad de la soldadura a un máximo de 5 millas por hora (8 km/h). (c) Detalles de Conexiones Soldadas. De acuerdo a las evaluaciones de los edificios la mayoría de las conexiones utilizaron SF, las cuales no tienen un comportamiento adecuado antes sismos moderados o severos. A continuación se detallan las recomendaciones de las conexiones soldadas en los miembros que forman parte del SRFS. Soldadura de Conexión para vigas y columnas formadas con planchas soldadas. Para las vigas dentro de la zona de articulaciones plásticas tanto las alas y el alma de las vigas deben estar conectadas con SRPC con un par de soldadura de filete de refuerzo de 8 mm de

7 espesor. A una longitud no menor a la altura de la viga, mas allá de la localización de la rotula plástica. Para las columnas las alas y el alma deben estar conectadas con SRPC con un par de soldadura de filete de refuerzo de 8 mm de espesor. Con una longitud de 300 mm debajo el ala superior de la viga, y a 300 mm sobre el ala inferior de la viga. Lo que no se encuentra en dicha zona, se conectará con SF continua o soldadura de penetración parcial. Los empalmes de la columna deben estar localizados a 1200 mm. o más distanciado de la unión viga columna. Cuando la altura de la columna entre las conexiones viga columna es menor que 2400 mm. el empalme se realizará en el centro de la altura Elementos de la conexión. Cuando se utiliza las barras de respaldo en la SRPC entre el ala inferior de la viga y el ala de columna, el respaldo debe ser removido y se debe colocar un refuerzo de filete de 8 mm. de espesor adyacente a la columna y otro refuerzo de filete de igual espesor sobre el metal base de la viga. Cuando se utiliza las barras de respaldo en la SRPC entre el ala superior de la viga y el ala de columna, el respaldo no debe ser removido. El respaldo debe ser unido usando soldadura de filete continua de 8 mm. de espesor en el límite inferior de la SRPC. De acuerdo al AWS, todos los agujeros de acceso requieren tener una longitud para facilitar la operación de la soldadura. Esta longitud es medida desde el pie de la soldadura de preparación y no debe ser menor a 1.5 veces el espesor del material base en el cual se realizará el agujero.. El alma de la viga se debe conectar a la columna mediante una placa de corte SF o soldadura de ranura parcial o una combinación de ambas. Zonas protegidas. La región en cada extremo de la viga sujeta a deformaciones inelásticas debe ser diseñada como una zona protegida y deberán cumplir con los requerimientos de la Sección 7.4 del ANSI/AISC Una zona protegida es aquella que va a estar sometida a deformaciones inelásticas importantes y que por lo tanto no debe ser perturbada por otros sistemas de operación del edificio (ver Figura 6). Figura 6. Ilustración esquemática de la longitud de una Zona Protegida y de las dimensiones de la zona de panel. Zonas de panel. La zona de panel está establecida entre las placas de continuidad de la columna y las alas de las columnas como se observa en al Figura 6. Dentro de la zona de panel se colocan las dobles placas y las placas de continuidad. Las dobles placas se pueden colocar en el alma de la columna o de forma simétrica separadas del alma. Las placas deben soldarse a las alas de la columna usando SRPC o SF que desarrollen la resistencia al cortante disponible del espesor total de las dobles placas. Las Placas de Continuidad deben de colocarse al nivel de las alas de la viga en el interior de la columna. Las Placas de Continuidad deben estar soldadas a las alas de la columna mediante SRPC mientras que las placas de continuidad pueden estar soldadas al alma de la columna mediante SF. Conexiones precalificadas. Las Conexiones Precalificadas mostradas en el FEMA 350 tienen suficiente información experimental y analítica de su desempeño ante eventos sísmicos. Con ésta información se puede establecer los mecanismos de fluencia y modos de fallas de la conexión. El uso de las Conexiones Precalificadas garantiza un buen desempeño sísmico. (d) Inspección de soldaduras. La inspección de la soldadura es vital para garantizar que los procedimientos constructivos establecidos en el WPS se lleven a cabo satisfactoriamente. Para asegurarse de una buena soldadura en la construcción de un edificio de acero se debe seguir los siguientes pasos: (1) establecer buenos procedimientos de soldadura (WPS); (2) usar soldadores calificados; y (3) emplear inspectores competentes y calificados en el taller y en la obra. Existen dos categorías de inspectores de acuerdo al AWS: (1) inspector del contratista, para supervisar trabajos en el taller, y (2) inspector verificador, designado por el dueño de la obra. Ambos inspectores definen la cantidad y frecuencia de los ensayos a realizarse. La capacidad de Inspector para aceptar o rechazar un material de soldadura o a un soldador tiene que ser calificada mediante documentados de certificación. De acuerdo al AWS el inspector debe tener una certificación de inspector de soldadura (CWI: Certified Welding Inspector), o también la persona quien por medio de entrenamiento o experiencia, o ambas, en metales de fabricación, inspección y ensayos, sea competente para el trabajo de fiscalización. Se debe someter a pruebas a los soldadores a través de varios métodos para determinar si poseen suficiente habilidad para producir las soldaduras especificadas en el WPS. Entre los aspectos que se toman en cuenta para realizar la calificación del soldador están: (1) posición de la soldadura: (2) configuración de la unión: (3) proceso de soldado; (4) tipo y espesor del metal base; y (5) técnica

8 de la Soldadura. Todos estos aspectos están relacionados con las habilidades físicas del soldador. (e) Inspección visual y Ensayos no destructivos. La inspección visual de la soldadura debe ser el primer método para determinar que los procedimientos, materiales y mano de obra sean los que habían sido aprobado y especificados en el WPS. Se debe revisar en la inspección visual diferentes aspectos antes, durante y después del proceso de soldado. Para detectar discontinuidades y porosidades en la superficie de la soldadura se debe utilizar los ensayos no destructivos (END), de Líquidos Penetrantes (LP) y Partículas Magnéticas (PM). El ensayo LP consiste la detección de las fisuras en la soldadura por medio de líquidos tinturados o fluorescentes que penetran en las grietas y son evidenciados por la aplicación de un revelador. El ensayo PM consiste en crear por medio de una corriente eléctrica un flujo magnético dentro de la soldadura ensayada, para que una vez aplicado el polvo ferromagnético las partículas se concentren en las discontinuidades presentes en la soldadura. Para detectar discontinuidades en el interior de la sección de la soldadura se debe utilizar los END de Ultrasonido y Radiográficos. El ensayo ultrasónico está basado en un conjunto de ondas sonoras de alta frecuencia que son proyectados en la junta soldada con el fin de detectar discontinuidades en la superficie e interior de la soldadura. El Ensayo de Radiografía se usa especialmente para SRPC. Se utiliza para determinar la calidad interna de la soldadura. El ensayo se fundamenta en la capacidad que tienen los rayos X y gamma para penetrar a través del acero y otros materiales para producir fotografías que muestran el estado interior de la soldadura. 5. Conclusiones. Se puede concluir que los criterios de diseño y de los detalles constructivos usados en algunos de los edificios muestreados son obsoletos y están asociados con modos de fallas estructurales no dúctiles ante la presencia de cargas sísmicas y que las Recomendaciones para la construcción de Edificios de Acero Nuevos en Guayaquil presentadas en este trabajo (basadas a su vez en FEMA 353, ANSI/AISC , ANSI/AISC y AWS D1.1-06), garantizan un buen desempeño ante eventos sísmico. 6. Agradecimientos. Al Dr. Pedro Rojas por el tiempo dedicado y sus importantes enseñanzas, a los profesionales que dieron sus criterios en la entrevistas y a las empresas proveedoras del acero que facilitaron los datos utilizados sin ninguna restricción. 7. Abreviaturas. ASTM: American Society of Testing and Materials; AWS: American Welding Society CEC: Código Ecuatoriano de Construcción; FEMA: Federal Emergency Management Agency; F y : esfuerzo de fluencia mínimo especificado; F u : resistencia a la tensión mínima especificada; R y : factor de fluencia probable; R t : factor de tensión probable; PEARM: Pórticos Especiales de Acero Resistentes a Momento SDC: soldadura de demanda crítica; SF: soldadura de filete; SRPC: soldadura de ranura de penetración completa; WPS: Welding Procedure Specification; 8. Referencias. [1] ANSI/AISC (2005). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Reporte No. ANSI/AISC , American National Standard Institute y American Institute of Steel Construction, Chicago. [2] FEMA 353 (2000). Recommended Specifications and Quality Assurance Guidelines for Steel Moment Frame Construction for Seismic Applications, Reporte No. FEMA-353, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. [3] ASCE STANDARD (2005). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, Reporte No. ASCE/SEI 7-05, American Society of Civil Engineers y Structural EnlUEgineering Institute, USA. [4] ANSI/AISC (2005). Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications, Reporte No. ANSI/AISC , American National Standard Institute y American Institute of Steel Construction, Chicago [5] ANSI/AWS (2006) Structural Welding Code- Steel Reporte No. ANSI/AWS D1.1M:2006, American National Standard Institute y American Welding Society [6] FEMA 353E (2000). State of the Art Report on Past Performance of Steel Moment-Frame Buildings in Earthquakes Reporte No. FEMA- 353E, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.