Análisis comparativo entre placas base con pernos de anclaje extendidos y placas de base tradicionales
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Date
2024-10
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Abstract
The objective of this research project is to perform an analysis of base plate connections
in steel structures as a crucial component in building construction, especially in
Ecuador where steel structures have gained popularity in recent years. In the framework
of the analysis, two main types of base plate connections were identified: a traditional
version and another variant with extended bolts that provided greater stiffness, where
comparing these two systems, their advantages and disadvantages were evaluated both
in constructive and economic terms. A design guide was established that allowed a
simple replication of the two systems, seeking to improve the strength and energy
dissipation capacity of the structures under seismic loads. After designing each
connection based on stresses obtained from a structural design, it was found that the
plates with extended bolts functioned as a fuse, generating creep along the bolt, which
allowed absorbing stresses without compromising other structural elements; on the
other hand, the traditional base plate generated stresses in the column, which could be
detrimental after a seismic event. The cost-benefit analysis revealed that plates with
extended bolts imply a greater expense due to the complexity of their components and
the additional effort required for their installation. Nevertheless, their implementation
is recommended in regions with high seismic activity where structural protection is essential. On the other hand, in areas of low seismicity, their use is not economically
justifiable, being more convenient to opt for traditional base plates, fulfilling the
objectives by proposing a methodology that can be applied in future research and
projects, offering a useful tool for the design of base plate type connections in metallic
structures that provide safety especially in seismic contexts.
Description
Este proyecto de investigación tiene como objetivo realizar un análisis de conexiones
de placa base en estructuras de acero como componente crucial en la construcción de
edificaciones, especialmente en Ecuador donde las estructuras metálicas han ganado
popularidad en los últimos años. En el marco del análisis se identificaron dos tipos
principales de conexiones de placa base: una versión tradicional y otra variante con
pernos extendidos que proporcionaron mayor rigidez en donde comparando estos dos
sistemas se evaluó sus ventajas y desventajas tanto en términos constructivos como
económicos. Se estableció una guía de diseño que permitió replicar de manera sencilla
los dos sistemas, buscando mejorar la resistencia y la capacidad de disipación de
energía de las estructuras bajo cargas sísmicas. Después de realizar el diseño de cada
conexión en base a solicitaciones obtenidas de un diseño estructural se obtuvo como
resultados que las placas con pernos extendidos funcionan como un fusible generando
fluencia a lo largo del perno lo que permitió absorber esfuerzos sin comprometer otros
elementos estructurales, en cambio, la placa base tradicional generó esfuerzos en la
columna, lo que podría ser perjudicial tras un evento sísmico. El análisis de costobeneficio reveló que las placas con pernos extendidos implican un gasto mayor debido
a la complejidad de sus componentes y el esfuerzo adicional requerido para su instalación. No obstante, su implementación es recomendable en regiones con alta
actividad sísmica donde la protección estructural es fundamental. Por otro lado, en
zonas de baja sismicidad, su uso no es justificable económicamente siendo más
conveniente optar por las placas base tradicionales cumpliendo con los objetivos al
proponer una metodología que puede ser aplicada en futuras investigaciones y
proyectos, ofreciendo una herramienta útil para el diseño de conexiones tipo placa base
en estructuras metálicas que brinden seguridad especialmente en contextos sísmicos.
Keywords
CONEXIONES DE ANCLAJE, PERNOS DE ANCLAJE, PERNOS EXTENDIDOS, PLACA BASE, SISTEMAS DE ANCLAJE