Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Evaluación de diseños de conexiones viga-columna para su uso como conexiones precalificadas en estructuras con sistema sismorresistente a base de marcos intermedios de acero estructural. Trabajo Final de Graduación Que para obtener el grado de Licenciatura en Ingeniería Civil Presenta: Fernando Villalobos López Director del proyecto: Ing. Pío Miranda Jenkins, MSc Cuidad Universitaria Rodrigo Facio Costa Rica Junio, 2016
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Director del proyecto de graduación Ing. Pío Miranda Jenkins, MSc Asesores del proyecto de graduación Ing. Gabrie Arce, MSc Graduando: Fernando Villalobos López
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iv Derechos de autor Fecha:13 de diciembre del 2016 El suscrito, Fernando Villalobos López, cédula 1-1441-0278, estudiante de la carrera de Licenciatura en Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica, con número de carné A86951, manifiesta que es autor del Proyecto Final de Graduación Evaluación de diseños de conexiones viga-columna para su uso como conexiones precalificadas en estructuras con sistema sismorresistente a base de marcos intermedios de acero estructural, Bajo la Dirección del Ing. Pío Miranda Jenkins, MSc, quien en consecuencia tiene derechos compartidos sobre los resultados de esta investigación. Asimismo, hago traspaso de los derechos de utilización del presente trabajo a la Universidad de Costa Rica, para fines académicos: docencia, investigación, acción social y divulgación. Nota: De acuerdo con la Ley de Derechos de Autor y Derechos Conexos Nº 6683, Artículo 7 (versión actualizada el 02 de julio de 2001); no podrá suprimirse el nombre del autor en las publicaciones o reproducciones, ni hacer en ellas interpolaciones, sin una conveniente distinción entre el texto original y las modificaciones o adiciones editoriales. Además, el autor conserva el derecho moral sobre la obra, Artículo 13 de esta ley, por lo que es obligatorio citar la fuente de origen cuando se utilice información contenida en esta obra.
v Reconocimientos El presente trabajo final de graduación se realizó bajo la dirección y supervisión del Ing. Pío Miranda Jenkins, MSc. Los ingenieros Alejandro Navas, Eduardo Guevara y Gabriela Arce brindaron parte de su tiempo para colaborar como asesores en todo este proceso. Para ellos mi más sincera gratitud porque sin su ayuda y apoyo este proyecto no hubiera salido adelante.
vi Dedicatoria A mis padres quienes con su esfuerzo y sacrificio durante todos estos años formaron a la persona que soy hoy. A mis hermanas por su compañía sobre todo en estos últimos años difíciles para la familia. A mis tías por su apoyo e interés en mi bienestar y el de la familia en general. A todas mis amistades por los momentos de felicidad que hacen la vida mucho más fácil de llevar.
vii Tabla de Contenidos 1. Introducción...17 1.1. Justificación...17 1.1.1. Problema específico...17 1.1.2. Importancia...18 1.1.3. Antecedentes Teóricos y Prácticos del Problema...19 1.2. Objetivos...20 1.2.1. Objetivo General...20 1.2.2. Objetivos Específicos...20 1.3. Delimitación del Problema...21 1.3.1. Alcances...21 1.3.2. Limitaciones...21 1.4. Metodología...22 2. Marco Teórico...24 2.1. Requerimientos Generales para el Diseño de Conexiones...25 2.1.1. Conexiones Empernadas...25 2.1.2. Conexiones Soldadas...26 2.2. Requerimientos para el diseño de IMF...26 2.2.1. Arriostramiento de las vigas...26 2.2.2. Miembros...27 2.2.3. Conexiones...28 2.3. Soldaduras críticas por demanda...28 2.4. Zona Protegida...28 2.5. Requisitos para la precalificación de conexiones...29 2.5.1. Variables para la precalificación:...30 2.5.1.1. Parámetros para las vigas:...30 2.5.1.2. Parámetros para las columnas:...30 2.5.1.3. Relaciones viga-columna:...31 2.5.1.4. Placas de continuidad:...31 2.5.1.5. Soldadura:...31 2.5.1.6. Pernos:...31
viii 2.5.1.7. Mano de obra:...32 2.5.2. Requerimientos de informes de conexiones precalificadas...32 2.5.3. Ensayos cíclicos para la precalificación de conexiones...33 2.5.4. Reportes de ensayos para la precalificación de conexiones...34 2.6. Estados Límites en el diseño de conexiones...36 2.6.1. Fluencia en flexión...36 2.6.2. Fluencia en tensión...37 2.6.3. Fractura en tensión...37 2.6.4. Fluencia en cortante...38 2.6.5. Fractura en cortante...38 2.6.6. Fractura por bloque de cortante...39 3. Evaluación de conexiones para su uso en sistemas sismorresistentes con IMF...41 3.1. Análisis y Diseño de Uniones a Momento en Perfiles de Lámina Doblada en Frío...41 3.1.1. Razones para el rechazo de uso en IMF...46 3.2. Experimental Study on Beam-to-Column Connections of Steel Frame Structures with Steel Slit Dampers...46 3.2.1. Razones del rechazo para el uso en IMF...51 3.3. Conexiones evaluadas que pueden ser usadas para IMF...51 4. Conexiones en marcos con columna-árbol resistentes a momento...52 4.1. Resultados del ensayo...58 4.2. Parámetros de la conexión...61 4.2.1. Propiedades de la viga...62 4.2.2. Propiedades de la columna...63 4.2.3. Relaciones Viga-Columna...64 4.2.4. Propiedades de la soldadura...65 4.2.5. Propiedades del acero...65 4.2.6. Ubicación de la rótula plástica y la zona protegida...66 4.2.7. Límites de la conexión para su uso en IMF...69 4.3. Revisión del diseño de una conexión columna-árbol...70 5. Conexiones con viga de sección reducida con agujeros en las alas...75 5.1. Resultados del ensayo...77 5.2. Parámetros de la conexión...80
ix 5.2.1. Propiedades de la viga...81 5.2.2. Propiedades de la columna...82 5.2.3. Relaciones viga-columna...83 5.2.4. Propiedades de la soldadura...83 5.2.5. Propiedades de los pernos...84 5.2.6. Propiedades del acero...84 5.2.7. Ubicación de la rótula plástica y la zona protegida...85 5.2.8. Límites de la conexión para su uso en IMF...86 5.3. Revisión del diseño de una conexión con viga de sección reducida con agujeros en las alas...87 6. Conexiones tubo-viga reforzada...93 6.1. Resultados del ensayo...95 6.2. Parámetros de la conexión...96 6.2.1. Propiedades de la viga...97 6.2.2. Propiedades de la columna...98 6.2.3. Relaciones viga-columna...99 6.2.4. Propiedades de la soldadura...99 6.2.5. Propiedades de los pernos... 100 6.2.6. Propiedades del acero... 100 6.2.7. Ubicación de la rótula plástica y la zona protegida... 101 6.2.8. Límites de la conexión para su uso en IMF... 101 6.3. Revisión del diseño de una conexión tubo-viga reforzada... 102 7. Conclusiones... 112 8. Recomendaciones... 114 9. Referencias Bibliográficas... 116 A1. Apéndice 1-Parámetros básicos usados en el diseño de la conexión... 119 Determinación del momento plástico esperado... 119 Determinación del cortante en la rótula plástica... 120 Determinación del momento y el cortante en la cara de la columna... 121 Verificación de la condición de columna fuerte-viga débil... 122 A2. Apéndice 2-Proceso de diseño de la conexión con columna-árbol... 125 Cálculo de las propiedades geométricas de la sección con ala ensanchada... 126
x Estados límite... 127 Fluencia en flexión:... 127 Soldadura ala ensanchada viga-ala columna:... 128 Fluencia en tensión:... 128 Fractura en tensión:... 128 Cortante en la soldadura alma cabo de viga-columna... 129 Fluencia en cortante del alma del cabo de viga... 129 Fractura en cortante del alma del cabo de viga.... 130 Zona de Panel... 130 A3. Apéndice 3-Proceso de diseño de la conexión tubo-viga reforzada... 132 Sección Whitmore... 132 Determinación de la longitud de las cubre placas... 133 Estados límites... 133 Fluencia en flexión... 133 Cubre placa inferior... 134 Resistencia de la soldadura... 134 Resistencia de diseño a tensión de la cubre placa inferior... 138 Resistencia a la fractura por tensión en el área neta entre la cubre placa inferior y la cara de la columna... 140 Resistencia a cortante en la soldadura de la cubre placa inferior con la columna... 141 Cubre placa superior... 142 Resistencia de la soldadura... 142 Resistencia de diseño a tensión de la cubre placa superior... 143 Revisión de esbeltez de la cubre placa en la cara de la columna... 145 Capacidad en Compresión de la Cubre Placa... 145 Zona de Panel... 146 Soldadura de la doble placas en la zona de panel... 147 Diseño de la placa de cortante... 149 Diseño de los pernos... 150 Dimensionamiento de la placa de cortante:... 151 Estados límite en la viga... 152 Estados límite en la placa cortante... 153
xi A4. Apéndice 4-Proceso de diseño de la conexión viga con sección reducida con agujeros en las alas... 155 Determinación de las propiedades geométricas de la viga en la sección reducida... 155 Estados límite... 157 Fluencia en flexión... 157 Soldadura ala viga-ala columna:... 157 Fluencia en tensión:... 157 Fractura en tensión:... 158 Diseño de la placa cortante:... 158 Diseño de los pernos... 158 Dimensionamiento de la placa de cortante:... 160 Estados límite en la viga... 161 Estados límite en la placa cortante... 162 Zona de Panel... 164 Soldadura de la doble placas en la zona de panel... 165
xii Tabla de Cuadros Cuadro 4-1 Resumen de las pruebas de momento y comparación con cálculos teóricos...60 Cuadro 4-2 Propiedades geométricas de la viga...62 Cuadro 4-3 Variables de los parámetros de la viga....62 Cuadro 4-4 Revisión de la esbeltez de la sección con ala ensanchada...63 Cuadro 4-5 Propiedades geométricas de la columna...64 Cuadro 4-6 Variables de los parámetros de la columna...64 Cuadro 4-7 Resistencia de la zona de panel y razón de momentos plásticos...65 Cuadro 4-8 Propiedades de la soldadura utilizada en la conexión...65 Cuadro 4-9 Propiedades del acero utilizado en la conexión...66 Cuadro 4-10 Límites de precalificación de la conexión para IMF...69 Cuadro 4-11 Límites para la geometría de la sección con ala ensanchada...69 Cuadro 4-12 Dimensionamiento de las alas ensanchadas para el cabo de viga...71 Cuadro 4-13 Momento plástico en la rótula plástica y cortante en la cara de la columna...71 Cuadro 4-14 Propiedades geométricas de la sección con ala ensanchada...71 Cuadro 4-15 Revisión de la esbeltez del ala ensanchada y alma en el cabo de viga...72 Cuadro 4-16 Cálculo de la resistencia en flexión en la cara de la columna...72 Cuadro 4-17 Cálculo de la resistencia de la soldadura de la conexión...73 Cuadro 4-18 Revisión del cortante en la zona de panel...74 Cuadro 5-1 Secciones utilizadas para las conexiones....77 Cuadro 5-2 Resumen de los resultados para todos los especímenes...80 Cuadro 5-3 Propiedades geométricas de la viga...81 Cuadro 5-4 Variables de los parámetros de la viga...81 Cuadro 5-5 Propiedades geométricas de la columna...82 Cuadro 5-6 Variables de los parámetros de la columna...82 Cuadro 5-7 Resistencia de la zona de panel y razón de momentos plásticos...83 Cuadro 5-8 Propiedades de la soldadura utilizada en la conexión...83 Cuadro 5-9 Propiedades de los pernos utilizados en la conexión...84 Cuadro 5-10 Propiedades del acero utilizado en la conexión...84 Cuadro 5-11 Límites de precalificación de la conexión para uso en IMF...86 Cuadro 5-12 Configuración de los agujeros...87 Cuadro 5-13 Cálculo de las propiedades geométricas en la sección de viga con agujeros...88 Cuadro 5-14 Momento y cortante utilizados para la revisión del diseño...88 Cuadro 5-15 Revisión de la flexión en la cara de la columna...88 Cuadro 5-16 Resistencia de la soldadura del ala de la viga con la cara de la columna...89 Cuadro 5-17 Dimensionamiento de la placa cortante...90 Cuadro 5-18 Cortante en el alma de la viga y en la placa de cortante....91 Cuadro 5-19 Revisión del cortante en la zona de panel de la columna...92 Cuadro 6-1 Propiedades geométricas de la viga...97 Cuadro 6-2 Variables de los parámetros de la viga...97 Cuadro 6-3 Propiedades geométricas de la columna...98
Cuadro 6-4 Variables de los parámetros de la columna...98 Cuadro 6-5 Resistencia de la zona de panel y razón de momentos plásticos...99 Cuadro 6-6 Propiedades de la soldadura utilizada en la conexión...99 Cuadro 6-7 Propiedades mecánicas de la soldadura utilizada en la conexión...99 Cuadro 6-8 Propiedades de los pernos utilizados en la conexión... 100 Cuadro 6-9 Propiedades del acero utilizado en la conexión... 100 Cuadro 6-10 Límites de precalificación para uso en IMF... 102 Cuadro 6-11 Cálculo para determinar la longitud de la cubre placas... 102 Cuadro 6-12 Momento y cortante utilizados para la revisión del diseño... 103 Cuadro 6-13 Calculo del tamaño de soldadura requerido... 103 Cuadro 6-14 Cálculo del espesor de la cubre placa inferior.... 104 Cuadro 6-15 Cálculo del espesor de la cubre placa inferior (cont.)... 105 Cuadro 6-16 Cálculo de la longitud de soldadura requerida para la cubre placa superior... 106 Cuadro 6-17 Cálculo del espesor de la cubre placa superior... 107 Cuadro 6-18 Selección del espesor para las cubre placas en la conexión.... 108 Cuadro 6-19 Resistencia a flexión de la conexión en la cara de la columna... 108 Cuadro 6-20 Diseño de la placa de cortante de la conexión tubo-viga reforzada... 109 Cuadro 6-21 Revisión de la resistencia al cortante en el alma de la viga y en la placa cortante... 110 Cuadro 6-22 Revisión del cortante en la zona de panel de la conexión tubo-viga reforzada 111 Cuadro A1-1 Cálculo de propiedades geométricas de la sección con ala ensanchada... 126 Cuadro A4-1 Cálculo de propiedades geométricas de la viga con agujeros en las alas... 155 xiii
xiv Tabla de Figuras Figura 1.1 Metodología a seguir en el proyecto...22 Figura 2.1 Curva histerética de momento en la viga en la cara de la columna contra el ángulo de deriva entre pisos θ....34 Figura 2.2 Cálculo del Momento Plástico...36 Figura 2.3 Estado Límite de fractura en tensión...37 Figura 2.4 Estado Límite de fluencia en cortante...38 Figura 2.5 Estado límite de Fractura por cortante...39 Figura 2.6 Estado Límite de Fractura por Bloque de Cortante....40 Figura 3.1 Detalle del extremo de la viga para la conexión con perfiles laminados en frío....42 Figura 3.2 Detalles de la conexión con perfiles laminados en frío en la columna....42 Figura 3.3 Esquema del ensamblaje para los ensayos de la conexión con perfiles laminados en frío....43 Figura 3.4 Ciclo de cargas aplicadas a los especímenes de la conexión con perfiles laminados en frío....44 Figura 3.5 Curva histerética fuerza vs desplazamiento del espécimen 1....45 Figura 3.6 Curva histerética fuerza vs desplazamiento del espécimen 2....45 Figura 3.7 Curva histerética fuerza vs desplazamiento del espécimen 3....46 Figura 3.8 Detalles de la conexión viga-columna con amortiguador de hendidura de acero..47 Figura 3.9 Idealización de la conexión viga-columna....48 Figura 3.10 Modelos de los especímenes para viga sin reforzar y reforzada....49 Figura 3.11 Historial de carga para las pruebas de los especímenes....49 Figura 3.12 Curva histerética para el espécimen con amortiguador de 12mm de espesor....50 Figura 3.13 Curva histerética para el espécimen con amortiguador de 15mm de espesor y viga reforzada....50 Figura 3.14 Rasgamiento de los puntales en el amortiguador del espécimen con espesor de 12mm y deformación del amortiguador con espesor de 15mm....51 Figura 4.1 Construcción de marcos con columna-árbol...52 Figura 4.2 Opciones de empalme para la viga vínculo en marcos con columna-árbol...53 Figura 4.3 Configuración de la conexión viga-columna utilizando alas anchas....54 Figura 4.4 Configuración de las conexiones evaluadas para el sistema de marcos con columna-árbol (a)w10-l1a; (b)w10-l2a; (c)w08-l1a....55 Figura 4.5 Detalles de la soldadura para los especímenes....56 Figura 4.6 Diagrama del montaje de los especímenes para la prueba de carga cíclica...57 Figura 4.7 Secuencia de cargas....57 Figura 4.8 Lazos histeréticos para el espécimen W10-L1A....58 Figura 4.9 Lazos histeréticos para el espécimen W10-L2A....59 Figura 4.10 Lazos histeréticos para el espécimen W08-L1A....59 Figura 4.11 Agrietamiento menor en el área ensanchada en el espécimen W10-L1 con un ángulo de deriva entre pisos de 5%...61 Figura 4.12 Modelo tridimensional de elemento finito de la conexión columna-árbol....67
Figura 4.13 Concentración de esfuerzos para el modelo del espécimen W10-L1 y una conexión sin alas ensanchadas....67 Figura 4.14 Variación de la concentración de la deformación de la conexión según el ángulo de deriva para el modelo W10-L1....68 Figura 4.15 Dimensionamiento para la sección con ala ensanchada...70 Figura 5.1 Detalles típicos de conexiones viga-columna BWWF...75 Figura 5.2 Configuraciones de conexiones BWWF modificadas...76 Figura 5.3 Curva histerética del espécimen SB1....78 Figura 5.4 Curva histerética del espécimen SB2...79 Figura 5.5 Curva histerética del espécimen SB3....79 Figura 5.6 Concentración de la deformación plástica para conexiones sin reducción y sección reducida con agujeros....85 Figura 6.1 Detalles de la conexión de las cubre placas inferior y superior....93 Figura 6.2 Posición de las galgas extensométricas para el ensayo de la conexión....94 Figura 6.3 Historial de desplazamiento para el ensayo de la conexión....95 Figura 6.4 Curva histerética del espécimen ensayado....96 Figura 6.5 Concentración de esfuerzos de tensión en la conexión tubo-viga reforzada... 101 Figura A1.1 Ubicación de la rótula plástica.... 119 Figura A1.2 Determinación del cortante en la rótula plástica... 120 Figura A1.3 Diagrama de cuerpo libre para la sección crítica... 121 Figura A1.4 Diagrama de cuerpo libre para el cálculo de ΣM*pb... 123 Figura A2.1 Escogencia de dimensiones para la conexión columna-árbol... 125 Figura A3.1 Determinación de la longitud efectiva de la sección Whitmore... 132 Figura A3.2 Configuración de la soldadura entre la cubre placa inferior y el ala de la viga.. 134 Figura A3.3 Sección para la evaluación de los estados límite por tensión; fluencia, fractura y bloque de cortante para la cubre placa inferior.... 139 Figura A3.4 Sección analizada para fractura por tensión en el área neta... 140 Figura A3.5 Sección analizada para fluencia y fractura por cortante en la soldadura... 141 Figura A3.6 Configuración de la soldadura entre cubre placa superior y ala de la viga.... 143 Figura A3.7 Sección analizada para los estados límite de fluencia, fractura del elemento de conexión y fractura de bloque de cortante para la cubre placa superior.... 144 Figura A3.8 Zona de Panel... 146 Figura A3.9 Configuración de la soldadura de filete en las doble placas.... 148 Figura A3.10 Configuración de la soldadura abocinada en las doble placas.... 149 Figura A4.1 Zona de Panel... 164 xv
xvi Villalobos López, Fernando Evaluación de diseños de conexiones viga-columna para su uso como conexiones precalificadas en estructuras con sistema sismorresistente a base de marcos intermedios de acero estructural. Proyecto de Graduación Ingeniería Civil San José. C.R.: F. Villalobos L., 2016 Xii, 98,[65]h;ils. col.-17 refs. Se evalúan distintos diseños de conexiones viga-columna para ser utilizados como conexiones precalificadas en estructuras con sistema sismorresistente a base de marcos de acero resistentes a momento intermedio (IMF). La investigación se basó en los requerimientos del AISC 341-10, específicamente en las secciones K1 y K2. Las conexiones evaluadas provienen de reportes de ensayos de conexiones bajo cargas cíclicas. Se debe verificar que estas tengan una capacidad de rotación de al menos 0.02rad para que califiquen para uso en estructuras con sistema sismorresistente IMF. De las conexiones evaluadas, tres cumplen con los requisitos de capacidad de rotación para ser utilizados en sistemas IMF. La conexión marco con columna-árbol utiliza un cabo de viga soldado con alas ensanchadas en la cercanía de la columna para proteger las soldaduras críticas por demanda. La conexión viga de sección reducida con agujeros concentra la acción inelástica lejos de la cara de la columna disminuyendo la demanda de resistencia con una reducción en el área transversal de las alas. La conexión tubo-viga reforzada utiliza cubre placas para fortalecer la conexión viga-columna y provocar la aparición de una rótula plástica lejos de la cara de la columna. Se generan guías de diseño para estas conexiones y se propone su aprobación para uso como conexión precalificada en el Código Sísmico de Costa Rica. CONCEPTOS CLAVE: CAPACIDAD DE ROTACIÓN, CARGAS CÍCLICAS, SISTEMA SISMORRESISTENTE, SOLDADURAS CRÍTICAS POR DEMANDA. Ing. Pío Miranda Jenkins, MSc. Escuela de Ingeniería Civil
17 1. Introducción 1.1. Justificación 1.1.1. Problema específico El Código Sísmico de Costa Rica del año 2010 (CSCR-2010) establece como requisito para el diseño de estructuras con sistema sismorresistente a base de marcos intermedios (IMF) de acero estructural que las conexiones viga-columna de este tipo de marcos tengan al menos una capacidad de rotación suficiente para soportar ángulos de deriva entre pisos de 0.02 rad. De igual manera al alcanzar la conexión una rotación de 0.02 rad, su capacidad en flexión (determinada en la cara de la columna) debe ser como mínimo 80% del momento plástico de la viga conectada. En el diseño de la conexión no hay métodos analíticos de fácil aplicabilidad que permitan determinar la capacidad de rotación de la conexión; aún si todos sus componentes fueron diseñados para soportar las fuerzas del análisis no hay garantía de que se logre alcanzar una rotación de 0.02 rad. Esto limita las opciones del diseñador cuando se quiere utilizar sistemas IMF como opción constructiva a: 1. Sobre diseñar la conexión utilizando miembros con mayor resistencia a la requerida. Esto conlleva mayores costos en la construcción, y como ya se mencionó no garantiza alcanzar la capacidad de rotación requerida. 2. Usar métodos de análisis complejos para analizar un diseño de conexión. Métodos como el de análisis de modelos de elemento finito (FEM, por sus siglas en inglés) requieren de programas especializados, creando así limitaciones de accesibilidad para el diseñador. El método de componentes crea un modelo para calcular la capacidad de rotación de la conexión utilizando el aporte a la rotación de la conexión de cada elemento que la compone. Ambos métodos implican un proceso iterativo donde se modifica el diseño de la conexión, se actualiza el modelo y se verifica la rotación de la conexión. 3. Utilizar conexiones precalificadas, que han sido probadas en experimentos previos y que cumplen con la capacidad de rotación y flexión requerida. Las conexiones admitidas para este uso en el CSCR-2010 en la tabla 1 del anexo B se utilizan tanto para marcos intermedios como para marcos especiales (SMF). Lo anterior implica que para el diseño de una estructura usando IMF se utilicen conexiones precalificadas
18 capaces de soportar rotaciones mayores producidas por ángulo de deriva entre pisos esperados en edificios con sistema SMF (0.04 rad), aumentando el costo del sistema sismorresistente. Todas estas limitaciones hacen que el uso de IMF como sistema sismorresistente para uso en edificaciones en Costa Rica sea menos competitivo y por lo tanto menos utilizado, aun cuando se tengan las ventajas constructivas de utilizar estructuras de acero. 1.1.2. Importancia El comportamiento de conexiones viga-columna tiene un papel importante en la respuesta de una estructura de acero a base de marcos resistentes a momento y esto se acentúa más al ser sometidos a fuerzas cíclicas. Es en la cedencia del acero en las conexiones y la aparición de rótulas plásticas cerca de estas lo que les da a este tipo de edificación la capacidad de disipar la energía y reducir daños a la estructura. Según el CSCR-2010 en las tabla 10.5 y 4.3 las edificaciones de acero estructural con sistema sismorresistentes a base de IMF deben ser diseñadas con ductilidad local moderada lo que implica una ductilidad global asignada máxima de 3.0. Además estas estructuras tienen limitaciones en altura, 18m para edificaciones de un solo nivel o 10m para edificaciones de varios niveles. Aún así el uso de estructuras de acero, en Costa Rica, para edificaciones con estas características es bajo, en comparación con estructuras de concreto similares, a pesar de las ventajas constructivas que el acero ofrece. Las conexiones precalificadas que el CSCR-2010 permite para uso en IMF también cumplen también con los requisitos de resistencia y capacidad de rotación de los sistemas SMF (que usualmente requieren una mayor ductilidad). Esto lleva al diseñador a utilizar conexiones con mayor capacidad de rotación a la requerida, encareciendo la estructura y provocando que el diseño de edificaciones con IMF sea menos atractivo. El CSCR-2010, además de brindar las conexiones precalificadas ya aceptadas en el anexo B, permite utilizar conexiones que hayan sido precalificadas para uso en IMF o conexiones cuyo desempeño ante cargas cíclicas haya sido evaluado experimental y que cumplan con los límites especificados en la sección K2 del AISC 341-10 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings del American Institute of Steel Construction (AISC). Si en Costa Rica se conocieran diferentes opciones de conexiones viga-columna que cumplan con los requisitos para ser utilizados como conexiones precalificadas para uso únicamente en IMF, se obtendría una mayor libertad en el diseño y como consecuencia se fortalecería el uso de estructuras de acero como tecnología constructiva; esto por no tener que sacrificar
19 eficiencia en el diseño utilizando conexiones con mayor capacidad, ni aumentar innecesariamente el período de diseño, debido a la necesidad de utilizar métodos de análisis complejos para el diseño de la conexión, y los costos de la construcción. El propósito de este proyecto de graduación es precisamente evaluar y dar a conocer distintos diseños de conexiones viga-columna que cumplan con los requisitos para ser utilizadas como conexiones precalificadas para sistemas de marcos intermedios, evitando así costos adicionales en el diseño y construcción de este tipo de edificación en el país. Además se plantea la posibilidad de agregar a la lista de conexiones precalificadas del Código Sísmico de Costa Rica para su próxima edición. 1.1.3. Antecedentes Teóricos y Prácticos del Problema Las conexiones viga-columna para marcos de acero resistentes a momento tuvo una revolución debido a la ocurrencia de los sismos de Northridge en 1994 en la ciudad de Los Ángeles en California y el de Kobe en Japón en 1995 (Sumner 2003). En estos sismos se pudo determinar que las estructuras estuvieron expuestas a demandas superiores a las de diseño. Las fallas estructurales en conexiones llevaron a concluir que se debía revisar el comportamiento de las uniones viga-columna para este tipo de marcos. Después del terremoto de Northridge la Applied Technology Council (ATC) especificó la forma de hacer pruebas de daño acumulativo y análisis de fracturas de pernos y soldaduras en conexiones sísmicas de marcos resistentes a momento con carga cíclica. Esto se recopila en las recomendaciones del documento ATC 24 del año 1996. La Federal Emergency Management Agency (FEMA) utilizó pruebas de especímenes a escala real para analizar las causas de falla de conexiones donde se tomaron en cuenta criterios de resistencia, rigidez y capacidad de deformación. Con base a estos ensayos se plantearon procedimientos de diseño de pórticos resistentes a momento, que luego fueron recopiladas para uso en normas y códigos. En el documento FEMA 350, del año 2000, se presentan nueve tipos de conexiones viga-columna en estructuras de marcos junto con su procedimiento de diseño y evaluación de desempeño. A partir del año 2002 el AISC, especifican los requisitos que se deben cumplir para la precalificación de conexiones y que han sido actualizados hasta la publicación 2010 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings (AISC 341-10), en el cual se cubren temas de detallado de conexiones y requerimientos para el diseño de elementos de acero estructural en sistemas sismorresistentes. Específicamente los requerimientos de precalificación de conexiones se encuentran en las secciones K1 y K2 de esta publicación. También en el 2010 se publica 2010 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications with Supp. No. 1 and Supp. No. 2
20 (ANSI/AISC 358-10 with ANSI/AISC 358s1-11 and ANSI/AISC 358s2-14), donde el Panel de revisión para la precalificación de conexiones, de acuerdo a lo establecido en AISC 341-10 en el capítulo K, aprueban el uso de siete tipo de conexiones para uso tanto en sistemas de marcos intermedios y especiales (IMF y SFM). En Costa Rica en el año 2007, M. Romanjek realizó una investigación acerca de la capacidad estructural de conexiones viga-columna de perfiles de acero laminado en frío para cuatro tipos distintos de conexión, con especímenes a escala natural debido al uso común de este tipo de uniones en las construcciones del país. 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo General Evaluar distintos diseños de conexiones viga-columna para su uso como conexiones precalificadas en sistema sismorresistente a base de marcos intermedios (IMF) de acero estructural. 1.2.2. Objetivos Específicos Utilizar ensayos reportados en literatura para determinar la capacidad de rotación y flexión de distintas conexiones viga-columna. Determinar cual de las conexiones estudiadas cumplen con los requisitos establecidos de capacidad de rotación y flexión para marcos intermedios (IMF) de acero estructural de acuerdo a lo especificado. Generar guías de diseño para las conexiones que cumplan los requisitos para ser precalificadas que contengan lo estipulado en la sección K2 del AISC 341-10. Dar a conocer las conexiones que califiquen para ser utilizadas en IMF y así proveer de más opciones viables al diseñador de este tipo de estructuras.
21 1.3. Delimitación del Problema 1.3.1. Alcances La evaluación de las conexiones estudiadas se llevará a cabo utilizando reportes de ensayos ya documentados en artículos y otro tipo de publicaciones. No se realizarán ensayos a ninguna de las conexiones escogidas para comparar con los resultados reportados en ensayos. Las conexiones evaluadas que cumplan con los requisitos de precalificación serán recomendadas únicamente para uso en edificaciones con sistema sismorresistente a base de marcos intermedios (IMF) de acero estructural, su uso en otro tipo de sistema sismorresistente debe ser estudiado. Las guías de diseño que se generen para las conexiones aprobadas abarcan solo la conexión viga-columna. Se debe suponer que tanto las vigas y columnas a utilizar tienen la capacidad adecuada para resistir las cargas y desplazamientos causados por las cargas de diseño y sus combinaciones establecidas en el Código Sísmico de Costa Rica. 1.3.2. Limitaciones Como la evaluación de las conexiones se hará utilizando reportes de ensayos ya documentados no se tendrá certeza de que las condiciones que se reporten en estos cumplan a cabalidad con los requerimientos establecidos en el AISC 341-10 en sus secciones K1 y K2. No se podrá controlar la mano de obra ni tener un control sobre la calidad de los especímenes ensayados, el proceso de armado de los elementos, calidad de la soldadura y montaje de los especímenes para ser ensayados, por lo que no se puede medir la influencia de errores humanos en el desempeño de las conexiones. No se tendrá control sobre la cantidad de ensayos realizados para las conexiones evaluadas por lo que no se tendrá una confiabilidad en la capacidad de las conexiones de soportar ángulos de deriva entre pisos requeridos para sistemas que utilicen IMF. De igual manera no se tendrá control sobre los ensayos a los distintos materiales por lo que se debe de utilizar reportes ya realizados.
22 1.4. Metodología La metodología a seguir para el proyecto propuesto se muestra en la figura 1.1. Metodología Trabajos de Investigación Investigación Bibliográfica Precalificación de conexiones para IMF (AISC 341-10, K1 y K2) Fase evaluación de conexiones CSCR-2010 Capítulo 10 y anexo B Aplicabilidad del K1 y K2 del AISC 341-10 Obtención de parámetros de la conexión ensayada Revisión de ciclos de carga, capacidad de rotación y flexión @0.02rad Revisión de los límites de los componentes de la conexión para IMF Viabilidad de la conexión en Costa Rica Fase de Entregables Elaboración de guías de diseño para conexiones Elaboración de reporte de record de precalificación de las conexiones Conclusiones y recomendaciones Elaboración de Artículo Técnico Figura 1.1 Metodología a seguir en el proyecto
23 La primera fase del proyecto consiste en investigación bibliográfica relacionada con el tema. Entre estos se pueden contar con las especificaciones del AISC como la 360-10 donde se puede encontrar información sobre el diseño de placas de continuidad, la 358-10 que contiene conexiones ya precalificadas para marcos intermedios de acero estructural con las especificaciones de sus componentes y procedimiento de diseño. También el AISC 341-10 donde se encuentran las especificaciones para precalificar una conexión viga-columna y el CSCR-2010 que contiene información para el proceso de diseño de conexiones. La investigación bibliográfica también abarca la recopilación de los reportes de ensayos de conexiones. Estos ensayos se obtienen en parte de la biblioteca de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles y también por el aporte de información de los asesores del proyecto. La segunda parte del proyecto es donde se evaluarán las distintas conexiones viga-columna. Primero se debe verificar que el reporte del ensayo de la conexión tenga información suficiente y que los requisitos del AISC 341-10 secciones K1 y K2 sean aplicables. Para esto el reporte debe especificar entre otras cosas: cantidad de especímenes ensayados, detalles constructivos y de ensamblaje de la prueba, secuencia de carga cíclica ensayos de materiales, etc. Luego se procede a obtener los parámetros de la conexión como lo son: propiedades geométricas de los elementos que la componen, relaciones viga-columna, resistencia a la flexión de la viga. Con las curvas de histéresis producidas por los ensayos se procede a la revisión de la capacidad de rotación, capacidad de flexión y se comparan con los requisitos establecidos para conexiones con sistema sismorresistente IMF. Por último se debe obtener los límites de los parámetros de la conexión para su utilización como conexión precalificada para IMF. También se evalúa la viabilidad del uso de las conexiones en Costa Rica, por facilidad constructiva y accesibilidad a la técnica de construcción. La parte final del proyecto consta en crear las guías de diseño y detallado de las conexiones que hayan cumplido con todos los requerimientos. Las guías se deben realizar de acuerdo a lo establecido en la sección K1.5 del AISC 341-10 y conforme a lo establecido en el capítulo 10 del CSCR-2010. También se debe realizar un reporte de precalificación por cada una de las conexiones que cumplan con los requisitos, este reporte debe seguir el formato descrito en la sección K1.6.
24 2. Marco Teórico El Código Sísmico de Costa Rica del año 2010 (CSCR-2010) en el capítulo 10 establece las disposiciones que rigen el diseño, fabricación y erección de conexiones de acero que formen parte del sistema sismorresistente de una edificación, como lo son las conexiones para edificios a base de marcos resistentes a momento intermedio (IMF). Este a su vez hace referencia a las publicaciones del American Institute of Steel Construction (AISC). El CSCR-2010 en la sección 10.5.2 establece los criterios de diseño para sistemas IMF de acero estructural. Estos sistemas deben ser diseñados para poder soportar deformaciones inelásticas limitadas tanto en sus elementos como en conexiones al ser sometidas al sismo de diseño. La capacidad de deformación inelástica limitada de este tipo de marcos se logra mediante la cedencia en flexión tanto de vigas como columnas y de la cedencia en cortante de la zona de panel de la columna. En cuanto a las conexiones viga-columna para IMF deben satisfacer los siguientes dos requisitos: Tener suficiente capacidad de rotación para ajustarse de manera segura a un ángulo de deriva entre pisos (θi=δi/hi) de por lo menos 0.02 radianes. La capacidad en flexión de la conexión, determinada en la cara de la columna, debe ser igual o mayor que 0.80M p de la viga conectada cuando se alcance una rotación de 0.02 radianes. El ángulo de deriva entre pisos se calcula conociendo la deriva inelástica a la que se ve sometida la estructura. Ésta se calcula según el CSCR-2010, a partir la deriva elástica del nivel analizado, el factor de sobre resistencia y la ductilidad global asignada a la estructura. El momento plástico (M p ) de una sección se obtiene cuando todas las fibras del elemento alcanzan el esfuerzo de fluencia debido a la flexión de éste. El momento plástico es igual al esfuerzo de fluencia multiplicado por el módulo plástico de la sección (Z). Como se considera que todas las fibras tienen el mismo esfuerzo (Fy) en la condición plástica, las áreas arriba y abajo del eje neutro plástico deben ser iguales para tener equilibrio interno de fuerzas por lo que el módulo plástico va a ser igual al área en tensión o compresión multiplicada por la suma de la distancia de los centroides del área en tensión y en compresión hasta el eje neutro plástico. Para que una conexión sea aprobada como precalificada para uso en uniones para IMF se debe asegurar que las conexiones tengan la capacidad de soportar el ángulo de deriva entre pisos de manera consistente dentro de los límites establecidos en la sección 10.5.2.6b del CSCR-2010.
25 Para garantizar los requisitos anteriores el CSCR-2010 permite el uso de conexiones precalificadas descritas en el anexo B y diseñadas de acuerdo al Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications (AISC 358-10, 358s- 11 y 358s2-14). También se permite el uso de otras conexiones precalificadas para uso en IMF que cumplan con los requerimientos descritos en la sección K1 del AISC 341-10. Por último se permite usar cualquier otra conexión cuyo desempeño ante cargas cíclicas haya sido evaluado experimentalmente, siempre que se cumplan con los límites especificados en la sección K2 del AISC 341-10. En el diseño de la conexión se deben identificar todos los estados límite que afecten su rigidez, resistencia y capacidad de deformación. Estos incluyen estados límite relacionados con la ruptura, estabilidad y cedencia de la conexión, entre otros. 2.1. Requerimientos Generales para el Diseño de Conexiones El CSCR-2010 en su sección 10.4.2 establece los requisitos que deben cumplir las conexiones que sean parte del sistema sismorresistente de una edificación 2.1.1. Conexiones Empernadas En el diseño de una conexión, cuando se utilicen tanto pernos como elementos soldados no se debe considerar que ambos aporten a la resistencia de la conexión para una misma componente de fuerza. Una conexión en la que los pernos resistan una fuerza normal a la resistida por la soldadura no debe ser considerada como que están compartiendo la fuerza. En el cálculo de la resistencia a cortante de uniones empernadas, con agujero estándar, se debe considerar tanto la resistencia a cortante del perno como la resistencia de soporte del material conectado en el agujero. Todos los pernos deben ser de alta resistencia instalados como pernos pretensados. Para conexiones por deslizamiento crítico se debe verificar que la superficie de contacto cumpla con los requisitos establecidos en la sección 10.4.2.2a del CSCR-2010.
26 2.1.2. Conexiones Soldadas Dependiendo del tipo de soldadura que se esté utilizando se tienen dimensiones mínimas y máximas de soldadura. En el diseño, y dependiendo del tipo de soldadura que se utilice, la resistencia de las uniones soldadas debe ser calculada como el menor valor entre la resistencia del material base de acuerdo a los estados límite de ruptura en tensión y cortante y de la resistencia del metal soldado de acuerdo al estado límite de ruptura. Para el diseño de una conexión donde existan combinación de dos o más tipos generales de soldadura en una unión, la resistencia de cada grupo debe ser tomada en cuenta por aparte en referencia al eje del grupo para determinar la resistencia de la combinación. La escogencia del metal de aporte para la soldadura de penetración total depende de las propiedades del material base (resistencia y espesor) y se debe hacer de acuerdo a la sección J2.6 del AISC 360-10. 2.2. Requerimientos para el diseño de IMF Los marcos de acero resistentes a momento intermedio deben ser diseñados para proveer una capacidad de deformación inelástica limitada a través de la cedencia en flexión de las vigas y las columnas que componen el marco y de la cedencia en cortante en la zona de panel de la columna. Para conseguir el comportamiento deseado se debe de cumplir con los siguientes requerimientos: 2.2.1. Arriostramiento de las vigas Las vigas deben de arriostrarse de manera que se comporten como miembros moderadamente dúctiles de acuerdo con lo siguiente: 1. Ambas alas de las vigas deben estar arriostradas lateralmente o la sección transversal de la viga debe arriostrarse torsionalmente. 2. Las vigas deben de tener restricciones contra la rotación con respecto a su eje longitudinal en los puntos de apoyo. Cuando una riostra se asuma en el diseño en
27 medio de los puntos de apoyo debe de proveerse riostras laterales, torsionales o una combinación de ambas para prevenir el desplazamiento relativo del ala superior con respecto a la inferior Las vigas deben tener riostras cerca de las zonas donde se tengan fuerzas concentradas, cambios en la sección transversal y otros puntos donde el análisis indique que una rotula plástica va a formarse durante el proceso de deformación inelástica del IMF Las riostras laterales deben estar ligadas en el ala a compresión de la viga o cerca de esta, excepto cuando: 1. En el extremo libre de una viga en voladizo, las riostras laterales deben colocarse en el ala en tensión (superior). 2. Para vigas arriostradas sujetas a doble curvatura, las riostras laterales deben estar unidas a ambas alas en el punto más cercano al punto de inflexión. Las riostras torsionales se permiten colocar en cualquier punto de la sección transversal y no necesitan estar unidas en las cercanías del ala en compresión. Las riostras torsionales pueden ser proveídas con vigas con conexiones de momento o elementos tipo diafragma. 2.2.2. Miembros Las vigas y columnas que componen el sistema IMF deben poseer geometrías (secciones transversales) que cumplan con los requerimientos de miembros moderadamente dúctiles. Las secciones armadas a partir de placas deben tener las alas conectadas de forma continua a la(s) alma(s). Las vigas de acero estructural en los IMF les es permitido que tengan una sección compuesta con una losa de concreto reforzado para resistir cargas gravitacionales. Cambios abruptos en el área de las alas de la viga no están permitidos en regiones donde se pueda desarrollar una rótula plástica. Taladrar agujeros o recortar el ala de la viga no está permitido a menos que se demuestre que esto resulte en una configuración que desarrolle rótulas plásticas estables que se ajusten al ángulo de deriva requerido. La región a cada extremo de vigas sujetas a esfuerzos inelásticos debe ser designada como una zona protegida. En general, para conexiones no reforzadas, la zona protegida desde la
28 cara de la columna hasta una distancia igual a la mitad del peralte de la viga más allá del punto de la rótula plástica. 2.2.3. Conexiones La conexión viga columna debe ser capaz de soportar un ángulo de deriva entre pisos de al menos 0.02 rad. La resistencia a flexión medida de la conexión, en la cara de la columna, debe ser al menos el 80% del momento plástico de la viga conectada cuando se alcance un ángulo de deriva de 0.02 rad. 2.3. Soldaduras críticas por demanda Las soldaduras críticas por demanda generalmente son aquellas que están sujetas a niveles de esfuerzo que alcanzan la cedencia del material. La falla de una soldadura crítica por demanda en una unión resultaría en una degradación significativa en la resistencia y rigidez del sistema de marcos utilizados para resistir un sismo. Los requerimientos adicionales, como el uso de metal de aporte se pueden encontrar en la sección A4.b del AISC 341-10 o la tabla 10.3 del CSCR-2010. La sección E2.6a establece que para marcos resistentes a momento intermedio y especial las siguientes soldaduras de penetración total típicamente se consideran como críticas por demanda: 1. Soldaduras de las alas de la viga a la columna. 2. Soldaduras de una única placa de cortante a la columna. 3. Soldaduras del alma de la viga a la columna. 4. Soldaduras en los empalmes de columna, incluyendo la base de la columna. 2.4. Zona Protegida La zona protegida es la porción de la viga donde se espera que la deformación inelástica ocurra. En la zona protegida se tienen restricciones de conexiones de elementos a la viga y de prácticas de fabricación. La localización y extensión de la zona protegida debe definirse para cada tipo de conexión.
29 Dentro de la zona protegida se debe cumplir lo siguiente: 1. Discontinuidades creadas por la fabricación u operaciones en la erección, tales como soldaduras, ayudas en la erección deben ser reparadas de acuerdo a lo requerido por el ingeniero a cargo. 2. Acoples del entrepiso y conectores de cortante que penetren el ala de la viga no deben ser colocados dentro de la extensión de la zona protegida. 3. Acoples soldados, empernados o atornillados para fachadas exteriores, tuberías, ductos u otras construcciones no deben colocarse dentro de la extensión de la zona protegida. 2.5. Requisitos para la precalificación de conexiones El proceso de precalificación de una conexión para su uso en IMF debe cumplir con lo establecido en las secciones K1 y K2 del AISC 341-10. La sección K1 contiene los requerimientos mínimos para la precalificación de conexiones viga-columna de momento para IMF y SFM. La sección K2 se refiere a ensayos cíclicos para la calificación de conexiones viga-columna. También en la sección K1 se establece la necesidad de un panel de revisión para la precalificación de las conexiones (PRPC), que esté aprobado por la autoridad que tenga jurisdicción en el tema. Este panel debe determinar el número de pruebas y las variables y los límites de estas que se deben considerar en los ensayos de precalificación de las conexiones además de proveer esta misma información en caso de que los límites (10.5.2.6b según el CSCR-2010) vayan a ser cambiados para una conexión que ya haya sido precalificada.
30 2.5.1. Variables para la precalificación: Para ser precalificada, el efecto de las variables de los parámetros de los distintos elementos que conforman las conexiones debe de ser considerados, esto de acuerdo a la sección K1.4 del AISC 341-10. Los valores permisibles para cada variable deben establecerse para la conexión precalificada. 2.5.1.1. Parámetros para las vigas: Para obtener un comportamiento como el esperado las vigas a utilizarse deben de mantener relaciones similares a las reportadas en los ensayos. El tipo de sección utilizada, método de fabricación y la especificación del material deben reportarse en los ensayos. La sección K2.3b del AISC 341-10 restringe el tamaño de los miembros para el uso de conexiones precalificadas. El peralte de la viga a utilizarse para un prototipo de conexión no debe ser menor a 90% del peralte de la viga reportada en ensayos, esto a su vez permite el uso de vigas de hasta un 11% más de peralte. También se debe verificar que las vigas utilizadas para un tipo de conexión no tengan un peso menor al 75% del peso de la viga reportada en ensayos para la configuración de la conexión escogida; lo anterior permite entonces que se utilicen vigas de hasta un 33% más de peso por unidad de longitud. Se debe especificar la razón claro/peralte de la viga para determinar los rangos de utilización de la configuración de la viga. 2.5.1.2. Parámetros para las columnas: Al igual que para las vigas, los ensayos de conexiones deben reportar el tipo de sección, método de fabricación y especificación del material de la columna. De igual manera se restringe el peralte de la columna, para un prototipo de conexión, a ser al menos un 90% del utilizado en los ensayos de ese tipo de conexión; también se permiten columnas hasta un 11% mayores. A diferencia de las vigas, las columnas no tienen una restricción en el peso por unidad de longitud.
31 2.5.1.3. Relaciones viga-columna: La resistencia a cortante de la zona de panel debe ser reportada. La razón entre la capacidad de momento de la columna con la viga puede utilizarse como punto de inicio para la escogencia de las secciones a utilizar para una conexión. 2.5.1.4. Placas de continuidad: Se debe identificar las condiciones en las cuales se debe utilizar placas de continuidad en la conexión. Las placas de continuidad utilizadas en los prototipos de la conexión deben de ajustarse lo más posible a las reportadas en los ensayos de la conexión escogida; para esto se debe mantener relaciones de espesores de la placa/ala de la viga, anchos y detalles de fijación a la columna. 2.5.1.5. Soldadura: La soldadura utilizada en los prototipos de la conexión deben de ajustarse lo más posible a las reportadas por los ensayos. Esto incluye la localización, extensión y detalle de la soldadura utilizada, así como del tamaño, geometría y acabado de agujeros de acceso para soldadura. Los ensayos deben reportar la clasificación de la resistencia del metal de soldadura y tenacidad al corte; además del control de calidad del proceso de soldadura para los especímenes ensayados.. 2.5.1.6. Pernos: En caso de que la conexión utilice pernos, los reportes de ensayos de conexiones deben tener información sobre el diámetro, tipo y resistencia del perno utilizado. Los prototipos de conexión deben cumplir con los requerimientos de instalación reportados, así como el tipo de agujero utilizado y su método de fabricación.
32 2.5.1.7. Mano de obra: Los reportes de conexiones deben tener información acerca de la rugosidad de las superficies cortadas y la tolerancia en los cortes, esto para que se intente replicar en el proceso de construcción de los prototipos de la conexión. 2.5.2. Requerimientos de informes de conexiones precalificadas Las conexiones precalificadas deben de proveer información escrita de su precalificación que contenga la siguiente información: 1. Descripción general de la conexión precalificada con dibujo que claramente identifiquen las características claves y componentes de la conexión. 2. Descripción del comportamiento esperado de la conexión en los rangos elásticos e inelásticos, localizaciones destinadas de la acción inelástica y una descripción de los estados limites que controlan la resistencia y capacidad de deformación de la conexión. 3. Un listado de los sistemas para los cuales la conexión está precalificada: SMF o IMF. 4. Un listado de los límites para todas las variables de precalificación aplicadas para la conexión. 5. Un listado de soldaduras críticas por demanda. 6. Definición de la región de la conexión que contiene la zona protegida. 7. Un proceso de diseño detallado para la conexión que analice todos los estados límite que estén contenidos en los límites de la precalificación. 8. Un listado de referencias de reportes de ensayos, investigaciones u otras publicaciones que provean la base para la precalificación. 9. Un resumen de control de calidad y de procedimientos.