Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 7 Núm. (14) 2024. ISSN: 2737-6249  
Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v7i14.0215  
DISEÑO DE CONEXIONES SOLDADAS RCFT MEDIANTE ELEMENTOS  
FINITOS EN PÓRTICOS A MOMENTO  
DESIGN OF RCFT WELDED CONNECTIONS BY FINITE ELEMENT FINITE  
ELEMENT MOMENT GANTRIES  
1
2
Orejuela-Mendoza Ivanova Claribel ; Suárez-Reyes David Joel ;  
3
4
Pino-Tarrago Julio Cesar ; Regalado-Jalca Julio Johnny  
1
2
3
4
Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de  
Manabí. Jipijapa. Ecuador. Correo: ivanova.orejuela@unesum.edu.ec.  
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-5266-0120  
Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de  
Manabí. Jipijapa. Ecuador. Correo: suarez-david4783@unesum.edu.ec.  
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-1404-9240  
Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de  
Manabí. Jipijapa. Ecuador. Correo: julio.pino@unesum.edu.ec.  
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0377-4007  
Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Estatal del Sur de  
Manabí. Jipijapa. Ecuador. Correo: julio.regalado@unesum.edu.ec.  
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1669-8522  
Resumen  
En el estudio, se evaluaron las conexiones soldadas RCFT en pórticos a momento con el objetivo  
de analizar su comportamiento bajo cargas sísmicas y gravitacionales. Para ello, se realizaron  
simulaciones numéricas mediante el método de elementos finitos utilizando el software IDEA  
StatiCa, el cual permitió modelar tanto las placas base como los pernos de anclaje y las uniones  
soldadas. Se analizaron las tensiones y deformaciones generadas en las conexiones y se verificó  
su comportamiento frente a las normativas AISC 360-16 y NEC-15. Los resultados mostraron  
que las conexiones RCFT distribuyeron adecuadamente las tensiones y presentaron un  
comportamiento satisfactorio frente a momentos flectores y fuerzas de compresión. Asimismo,  
las derivas por piso se mantuvieron dentro de los límites establecidos por la normativa, lo que  
garantiza la estabilidad estructural de las edificaciones bajo eventos sísmicos. En conclusión, las  
conexiones soldadas RCFT optimizadas mediante el método de elementos finitos son una  
solución efectiva para mejorar la seguridad y resistencia de las estructuras en zonas de alta  
sismicidad.  
Palabras clave: conexiones soldadas, RCFT, elementos finitos, pórticos a momento, diseño  
sismorresistente.  
Abstract  
In this study, welded RCFT connections in moment frames were evaluated with the objective of  
analyzing their behavior under seismic and gravitational loads. Numerical simulations were  
carried out using the finite element method with the IDEA StatiCa software, which allowed the  
modeling of base plates, anchor bolts, and welded joints. The generated stresses and  
deformations in the connections were analyzed, and their performance was verified against the  
AISC 360-16 and NEC-15 standards. The results showed that the RCFT connections effectively  
distributed the stresses and demonstrated satisfactory behavior under bending moments and  
compressive forces. Additionally, the inter-story drifts remained within the limits established by  
the regulations, ensuring the structural stability of buildings during seismic events. In conclusion,  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 15 de abril de 2024.  
Fecha de aceptación: 25 de junio de 2024.  
Fecha de publicación: 10 de julio de 2024.  
2
22  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
RCFT welded connections optimized through the finite element method are an effective solution  
to improve the safety and strength of structures in high seismicity areas.  
Keywords: welded connections, RCFT, finite elements, moment frames, seismic-resistant  
design.  
1
. Introducción  
conformado en frío (CFS) para  
aumentar la ductilidad y la capacidad  
de disipación de energía (Mojtabaei  
et al., 2018). Asimismo, se han  
desarrollado modelos de elementos  
finitos (FE) que permiten predecir el  
comportamiento histerético y la falla  
de estas conexiones, considerando  
las propiedades no lineales de los  
materiales y las imperfecciones  
geométricas (Ghalandari et al.,  
El diseño de conexiones soldadas en  
pórticos a momento según Ye et al.  
(2019) es un área esencial en la  
ingeniería estructural, especialmente  
en regiones sísmicas donde la  
capacidad de disipación de energía y  
la ductilidad son fundamentales para  
la seguridad estructural. En este  
contexto, las conexiones soldadas  
RCFT (Rectangular Concrete-Filled  
Tubes) han demostrado ser una  
solución eficiente para mejorar la  
resistencia y la rigidez de las  
estructuras de acero, pero su  
2
019).  
De manera complementaria, Otro  
enfoque importante de acuerdo con  
Liu et al. (2019) es el diseño basado  
en el estado límite para marcos de  
acero tridimensionales bajo cargas  
de viento, utilizando análisis no  
lineales avanzados de elementos  
finitos. Este método permite una  
mayor precisión en la evaluación de  
la fiabilidad estructural y ha sido  
comportamiento  
sísmicas aún  
bajo  
cargas  
una  
requiere  
investigación más profunda (Liu et  
al., 2019; Ye et al., 2019).  
Por otro lado, estudios previos han  
planteado diversas estrategias para  
mejorar el rendimiento sísmico de las  
conexiones en pórticos a momento.  
Por ejemplo, se ha investigado el uso  
de mecanismos de fricción en  
conexiones atornilladas de acero  
adoptado  
por  
la  
comunidad  
investigadora y los diseñadores.  
Además, las conexiones de sección  
reducida de viga (RBS) han sido  
ampliamente estudiadas por su  
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efectividad en mejorar la respuesta  
sísmica de las estructuras de acero.  
Sin embargo, se requiere una  
optimización geométrica para su  
aplicación segura en perfiles  
europeos (Sofias & Tzourmakliotou,  
componente  
estructural.  
Estas  
columnas, al estar rellenas de  
concreto y confinadas dentro de un  
perfil tubular de acero, tienen una  
gran capacidad para soportar cargas  
de  
compresión  
y
momentos  
2
018; Torres-Rodas et al., 2018).  
flectores. También, aportan mucha  
más ductilidad a las estructuras  
durante los sismos (Das et al., 2020).  
Sin embargo, el diseño adecuado de  
las conexiones soldadas en estas  
columnas es un desafío complejo,  
debido a la interacción de varios  
factores como las propiedades de los  
materiales, la geometría de los  
En relación con las conexiones base  
de columnas en marcos a momento  
de acero, se ha demostrado que las  
conexiones  
expuestas  
pueden  
soportar momentos significativos  
incluso cuando se diseñan como  
articuladas, lo que destaca la  
importancia de una representación  
precisa de la flexibilidad de la base  
elementos,  
aplicables.  
y
las  
normativas  
(Torres-Rodas et al., 2018). De igual  
forma, la optimización sísmica  
basada en la fiabilidad de marcos de  
En cuanto a los métodos de análisis,  
el método de elementos finitos  
(MEF) ha sido ampliamente utilizado  
para analizar y optimizar el diseño de  
conexiones estructurales debido a su  
capacidad para resolver ecuaciones  
diferenciales parciales discretas en  
aplicaciones de ingeniería y gráficos  
(Sofias & Tzourmakliotou, 2018).  
Este método ha demostrado ser  
concreto  
reforzado  
(RC)  
ha  
mostrado ser efectiva mediante el  
uso de algoritmos metaheurísticos y  
simulaciones de Monte Carlo para  
evaluar las respuestas no lineales  
estructurales (Bypour et al., 2019;  
Gholizadeh & Aligholizadeh, 2018).  
Siguiendo  
esta  
las  
línea  
de  
altamente eficiente  
permitiendo la creación de modelos  
precisos que representan el  
y
versátil,  
investigación,  
conexiones  
soldadas entre columnas RCFT y las  
cimentaciones, son elementos  
comportamiento de estructuras bajo  
diversas condiciones de carga y  
deformación (Marinković & Zehn,  
importantes de estudio, ya que  
permiten combinar las ventajas del  
acero y el hormigón en un solo  
2
24  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
2
019; Schneider et al., 2019).  
Además, la popularidad del MEF ha  
impulsado el desarrollo de variantes  
que utilizan mallas tetraédricas o  
hexaédricas para los cálculos, lo que  
ha permitido su aplicación en una  
material (Peña et al., 2019; Tawk &  
Alici, 2020).  
El objetivo principal de este artículo  
es desarrollar un diseño optimizado  
de conexiones soldadas RCFT  
utilizando el método de elementos  
finitos en pórticos a momento. El  
amplia problemas  
estructurales y de análisis térmico  
Peña et al., 2019).  
gama  
de  
propósito el  
comportamiento estructural de estas  
conexiones bajo condiciones  
es  
analizar  
(
No obstante, a pesar de sus  
ventajas, el MEF enfrenta ciertos  
desafíos, especialmente cuando se  
trata de manejar problemas con  
sísmicas y gravitacionales, con el fin  
de garantizar su resistencia y  
seguridad en edificaciones ubicadas  
en zonas de alta actividad sísmica.  
fronteras  
móviles,  
grandes  
deformaciones y la presencia de  
grietas o daños. Para superar estas  
limitaciones, se han propuesto  
enfoques innovadores como la  
combinación de Peridynamics y  
optimización topológica, que elimina  
la necesidad de tratamientos  
complejos para la conectividad de la  
malla y permite manejar problemas  
de optimización topológica en  
estructuras agrietadas (Kefal et al.,  
Además,  
este  
estudio  
a los ingenieros  
una herramienta  
busca  
proporcionar  
estructurales  
técnica que les permita realizar  
diseños más eficientes y adecuados  
a las normativas vigentes, tanto  
nacionales como internacionales.  
En cuanto a la metodología utilizada,  
se lleva a cabo un análisis numérico  
mediante el método de elementos  
finitos, utilizando el software IDEA  
StatiCa para modelar las conexiones  
soldadas. Se simulan diferentes  
condiciones de carga, incluyendo  
2
019).  
Asimismo,  
métodos  
se  
han  
desarrollado  
híbridos,  
como el SoftFEM, que integran  
técnicas de computación blanda con  
el MEF para optimizar cambios  
geométricos y medidas mecánicas  
fuerzas  
axiales  
y
momentos  
flectores, con el objetivo de predecir  
el comportamiento de las conexiones  
en pórticos a momento. Se realiza  
una evaluación del diseño siguiendo  
basadas  
en  
y
restricciones  
geométricas  
propiedades del  
2
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Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
los requisitos de las normativas AISC  
60-16 y NEC-15, considerando  
para optimizar el diseño de  
conexiones soldadas, asegurando  
un rendimiento adecuado  
3
tanto los parámetros geométricos  
como las propiedades de los  
materiales. Los resultados muestran  
que las conexiones RCFT diseñadas  
a través de este proceso presentan  
una adecuada resistencia frente a  
los diferentes tipos de cargas a los  
que están sometidas, distribuyendo  
de manera eficiente las tensiones y  
y
cumpliendo con las normativas  
vigentes.  
2
. Materiales y métodos  
En este estudio se utilizó el MEF  
para analizar las conexiones  
soldadas entre cimentación  
y
columnas RCFT en pórticos a  
momento. El análisis se centró en  
simular las condiciones de carga a  
las que estas estructuras estarían  
sometidas en zonas de alta actividad  
sísmica. Para llevar a cabo la  
minimizando  
concentraciones  
comprometer  
estructural.  
las  
que  
la  
posibles  
podrían  
integridad  
En términos de resultados  
conclusiones, el análisis confirma  
que las conexiones RCFT,  
modeladas mediante elementos  
finitos, presentan un  
y
investigación,  
programas de simulación estructural  
considerando las normativas  
se  
emplearon  
vigentes tanto nacionales como  
internacionales.  
comportamiento satisfactorio ante  
cargas sísmicas, logrando una  
De tal manera, se definieron las  
propiedades de los materiales a  
utilizar. Las columnas RCFT se  
componen de un perfil tubular de  
acero relleno de concreto, lo que  
permite aprovechar las ventajas de  
ambos materiales. Para el acero, se  
combinación  
eficiente  
de  
las  
propiedades del acero y el hormigón.  
Las columnas confinadas por un  
perfil tubular de acero muestran una  
capacidad mejorada para resistir las  
fuerzas de compresión y flexión, lo  
que favorece su uso en estructuras  
ubicadas en zonas de alta  
sismicidad. El estudio concluye que  
el uso del método de elementos  
finitos es una herramienta eficaz  
emplearon  
las  
propiedades  
mecánicas correspondientes a un  
acero estructural de alta resistencia,  
conforme a la norma AISC 360-16,  
2
26  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
mientras que, para el concreto, se  
adoptaron los valores de resistencia  
a compresión establecidos en la  
normativa NEC-15. El diseño se  
realizó considerando que el perfil  
tubular proporciona confinamiento al  
concreto, mejorando su capacidad  
para resistir cargas de compresión.  
cargas tanto gravitacionales como  
sísmicas, simulando eventos  
extremos que podrían comprometer  
la integridad de las estructuras. El  
análisis incluyó la evaluación de la  
capacidad de disipación de energía  
de las conexiones, así como su  
resistencia  
compresión y flexión. Además, se  
verificaron las propiedades  
geométricas de las secciones de las  
columnas las placas base,  
a
las fuerzas de  
Asimismo, se procedió  
modelación numérica  
a
la  
de  
las  
conexiones mediante el software  
IDEA StatiCa, que permitió analizar  
el comportamiento de las uniones  
y
ajustando el diseño según los  
resultados de las simulaciones.  
estructurales  
bajo  
diferentes  
condiciones de carga. Se generaron  
modelos tridimensionales de las  
conexiones soldadas que unen las  
Finalmente, para garantizar la  
precisión del modelo, se realizaron  
varias iteraciones en el diseño. En  
columnas  
RCFT  
con  
las  
cada  
iteración,  
se  
ajustaron  
cimentaciones. En estos modelos, se  
incluyeron elementos como las  
placas base, los pernos de anclaje y  
las soldaduras, siguiendo los  
criterios de diseño de la AISC 360-16  
y la ACI 318-19. El análisis se enfocó  
parámetros como el espesor de las  
placas base, la disposición de los  
pernos de anclaje y el tipo de  
soldadura utilizada. Se evaluaron las  
relaciones demanda-capacidad para  
cada uno de los componentes de la  
en evaluar las tensiones  
y
conexión,  
asegurando  
que  
deformaciones en las conexiones  
bajo fuerzas axiales, cortantes y  
momentos flectores.  
cumplieran con los requisitos  
establecidos por las normativas  
sísmicas  
ecuatorianas  
e
internacionales. Las simulaciones  
permitieron optimizar el diseño,  
asegurando que las conexiones  
En el proceso de simulación se  
consideró las combinaciones de  
carga requeridas por las normativas  
pudieran  
resistir  
las  
cargas  
para  
garantizar  
un  
Se  
diseño  
sismorresistente.  
aplicaron  
2
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Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
impuestas sin sufrir deformaciones  
excesivas ni fallas prematuras.  
acero relleno de concreto, lo que  
permite combinar las propiedades de  
ambos materiales para mejorar su  
capacidad de resistencia bajo cargas  
3
. Resultados y discusión  
de compresión  
y
flexión. Se  
de alta  
Los resultados obtenidos a partir del  
análisis numérico mediante el  
método de elementos finitos se  
desarrollaron con el objetivo de  
simular las condiciones de carga a  
las que se enfrentan las conexiones  
soldadas RCFT en pórticos a  
emplearon aceros  
resistencia, y el concreto utilizado  
presenta una elevada resistencia a la  
compresión.  
Esta  
combinación  
maximiza el desempeño de las  
estructuras frente a cargas sísmicas.  
De manera complementaria, en este  
estudio, se utilizaron materiales  
seleccionados por su capacidad de  
momento,  
enfocándose  
principalmente en las cargas  
sísmicas, debido a que estas  
representan el mayor desafío en el  
diseño estructural en zonas de alta  
actividad sísmica. En esta sección se  
describen las propiedades de los  
proporcionar  
un  
rendimiento  
estructural adecuado bajo las  
condiciones de carga esperadas. El  
acero estructural empleado en las  
columnas RCFT cumple con los  
estándares ASTM, garantizando una  
alta resistencia tanto a la fluencia  
como a la tracción. Para el diseño, se  
eligieron tres tipos de acero: A36,  
A572 Gr. 50 y A588 Gr. 50, cada uno  
con propiedades específicas que  
permiten optimizar la respuesta de  
las conexiones bajo cargas sísmicas  
y gravitacionales. Por otro lado, el  
materiales  
empleados,  
los  
comportamientos  
observados  
durante las simulaciones, y se  
evalúa el desempeño de las  
conexiones bajo las distintas cargas  
propuestas. Además, se comparan  
los resultados obtenidos con las  
normativas vigentes, como la NEC-  
1
5 y la AISC 360-16, a fin de verificar  
si cumplen con los requisitos de  
diseño sismorresistente.  
concreto  
utilizado  
tiene  
una  
resistencia a la compresión de 28  
MPa, lo que asegura un buen  
comportamiento en términos de  
rigidez y capacidad de carga. Las  
Propiedades de los materiales  
Las están  
columnas  
RCFT  
compuestas por un perfil tubular de  
propiedades  
mecánicas  
2
28  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
establecidas para el acero y el  
concreto que fueron consideradas en  
el diseño y modelado de las  
conexiones se muestran en la Tabla  
1.  
Tabla 1 Propiedades mecánicas del acero y del concreto  
Material  
Resistencia de  
fluencia (Fy)  
Resistencia máxima  
(Fu)  
Módulo de  
elasticidad (Es)  
200,000 MPa  
200,000 MPa  
Acero A36  
Acero A572 Gr.  
250 MPa  
345 MPa  
400-550 MPa  
450 MPa  
50  
Acero A588 Gr.  
345 MPa  
483 MPa  
No aplica  
200,000 MPa  
21,000 MPa  
50  
Concreto  
28 MPa (f'c)  
Además de las propiedades de los  
materiales, también se ha  
cargas sísmicas y gravitacionales.  
La relación ancho-espesor limita el  
comportamiento inelástico de las  
vigas, y su adecuada proporción  
permite que el elemento conserve su  
capacidad de carga y ductilidad  
considerado la relación ancho-  
espesor del alma de la viga principal,  
calculada de acuerdo con la tabla  
D1.1 del AISC 341-16. Estos valores  
son fundamentales para garantizar  
que el diseño estructural cumpla con  
los límites establecidos por la  
normativa, asegurando así un  
comportamiento adecuado bajo  
durante  
eventos sísmicos.  
A
continuación, se presentan los  
valores límite correspondientes al  
alma de la viga principal, que fueron  
verificados conforme a la norma.  
Tabla 2 Límite de la relación ancho-espesor del alma de la viga principal según AISC 341-16  
Parámetro  
ퟐ. ퟓퟕ × √푬풔/ (푹풚 × 푭풚)  
풉풘/풕풘  
Valor Calculado  
4.94  
Clasificación  
휆ℎ푑  
Ejemplo  
6
30.67  
Altamente Dúctil  
Análisis de cortante y momentos  
dinámicas.  
A
través de las  
simulaciones, se compararon los  
valores de cortante en ambas  
direcciones, X e Y, cumpliendo con  
los requisitos establecidos por la  
normativa NEC-SE-DS. Según esta  
normativa, el cortante dinámico debe  
Los resultados obtenidos del análisis  
de cortante para el modelo 3  
muestran una clara verificación del  
comportamiento de las conexiones  
RCFT bajo cargas estáticas y  
2
29  
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Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
representar al menos el 80% del  
cortante estático. En la Tabla 3, se  
presentan los valores que confirman  
que esta condición se cumple en  
ambos casos, lo que garantiza que  
las conexiones mantienen su  
integridad  
estructural  
durante  
eventos sísmicos.  
Tabla 3. Verificación de cortante dinámico y estático del modelo 3  
Sentido Cortante Estático  
Ve (Tn)  
Cortante Dinámico  
Vd (Tn)  
NEC-SE-DS Vd =  
80%Ve (Tn)  
324.614  
Verificación  
X
Y
405.768  
405.768  
324.570  
324.564  
OK  
OK  
324.614  
En el análisis realizado, se observó  
que los cortantes dinámicos  
casos, lo que indica un desempeño  
favorable ante cargas de flexión y  
cortante. Sin embargo, en los puntos  
críticos cercanos a las soldaduras,  
se observa un incremento en las  
tensiones, lo cual debe considerarse  
obtenidos en las simulaciones fueron  
muy cercanos al 80% del cortante  
estático, lo cual valida el diseño  
propuesto para las conexiones.  
Estos resultados reflejan que las  
estructuras estudiadas son capaces  
de soportar las fuerzas sísmicas de  
manera adecuada, cumpliendo con  
los estándares exigidos por las  
normativas.  
para  
garantizar  
la  
seguridad  
estructural.  
La verificación de las tensiones  
resultantes se realiza mediante la  
comparación  
con  
los  
límites  
establecidos por las normativas  
AISC 360-16 y NEC-15. Para este  
análisis, se emplean tanto los  
resultados de la tabla 3 de cortante  
dinámico y estático que muestran las  
tensiones y deformaciones en las  
conexiones. La Figura 1 permite  
visualizar claramente las zonas más  
solicitadas y las áreas donde se  
concentran las mayores tensiones.  
En el diagrama de cortante  
Comportamiento  
de  
las  
conexiones soldadas  
Las simulaciones realizadas sobre  
las conexiones RCFT permiten  
observar su comportamiento bajo  
diferentes combinaciones de cargas,  
destacando las solicitaciones de  
cortante y momentos. El análisis de  
las tensiones y deformaciones en las  
conexiones soldadas muestran una  
(izquierda), las fuerzas distribuidas  
distribución las  
uniforme  
de  
en las vigas columnas se  
y
tensiones en la mayoría de los  
2
30  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
representan mediante colores que  
varían según la magnitud del  
esfuerzo. Por otro lado, en el  
diagrama de momentos (derecha),  
se aprecia cómo los momentos  
generados se concentran en las  
uniones entre columnas y vigas,  
coherente con el comportamiento  
estructural esperado bajo cargas  
dinámicas y sísmicas.  
Figura 1. Comportamiento de las conexiones soldadas  
Análisis de las derivas por piso  
En el Modelo 1, la tabla 4 presenta la  
verificación de las derivas por piso  
bajo el sismo estático. Los  
resultados muestran que las derivas  
elásticas (Δ_E ) y las derivas  
inelásticas (Δ_I ) cumplen con los  
límites establecidos por la normativa  
NEC-SE-DS, con valores menores al  
En el análisis de las derivas por piso  
se compararon los resultados  
elásticos  
e
inelásticos  
bajo  
condiciones de carga sísmica  
estática y dinámica. Este análisis es  
fundamental para determinar la  
capacidad de deformación de la  
estructura y su cumplimiento con las  
normativas sismorresistentes.  
2
%. Esto se observa en las dos  
direcciones principales (X y Y) en  
varios niveles de la estructura.  
Tabla 4. Verificación de las derivas por piso por el sismo estático del modelo 1  
Sentido  
Nivel  
m)  
Deriva  
Elástica (ΔE)  
Deriva  
Inelástica (ΔI)  
Límite Normativo Verificación  
(
(Δmax)  
X
X
Y
Y
4.74  
2.37  
4.74  
2.37  
0.00114  
0.00091  
0.00088  
0.00061  
0.683%  
0.547%  
0.529%  
0.367%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
OK  
OK  
OK  
OK  
2
31  
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Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
En el caso del Modelo 2, la Tabla 5  
también evidencia que las derivas  
obtenidas bajo el sismo estático se  
mantienen dentro de los límites  
permisibles, con valores de deriva  
inelástica siempre inferiores a los  
muestran  
un  
comportamiento  
estructural adecuado, donde las  
derivas inelásticas (Δ_I) no exceden  
el  
límite  
máximo  
permitido,  
verificando que las deformaciones  
en cada nivel se mantienen dentro  
de rangos seguros para la integridad  
estructural de la edificación.  
máximos la  
requeridos  
por  
normativa. Los datos en las tablas  
Tabla 5. Verificación de las derivas por piso por el sismo estático del modelo 2  
Sentido  
Nivel  
m)  
Deriva  
Elástica (ΔE)  
0.000666  
0.001566  
0.00215  
0.001445  
0.000857  
0.001899  
0.002453  
0.001342  
Deriva  
Inelástica (ΔI)  
0.400%  
Límite Normativo Verificación  
(
(Δmax)  
X
X
X
X
Y
Y
Y
Y
12.00  
9.00  
6.00  
3.00  
12.00  
9.00  
6.00  
3.00  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
0.940%  
1.290%  
0.867%  
0.514%  
1.139%  
1.472%  
0.805%  
Simulación de las Placas Base  
tanto las cargas gravitacionales  
como las sísmicas. En la Figura 2, se  
muestra el proceso de creación de la  
placa base, donde se definieron las  
dimensiones de la placa, la  
distribución de los pernos de anclaje,  
y los puntos de soldadura, lo que  
permite evaluar la resistencia de la  
conexión en su conjunto.  
La simulación de las placas base se  
realizó utilizando el software IDEA  
StatiCa, un programa especializado  
en el análisis y diseño de conexiones  
estructurales mediante el método de  
elementos finitos. Este software  
permitió modelar las placas base en  
condiciones reales, considerando  
Figura 2. Creación de la placa base utilizando el programa IDEA StatiCa  
2
32  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
El análisis se enfocó en la  
distribución de las tensiones en la  
placa base, principalmente en las  
zonas cercanas a los pernos y a la  
soldadura. Los resultados de las  
simulaciones, presentados en las  
Figuras 3 y 4, muestran cómo las  
tensiones se distribuyen a lo largo de  
la placa bajo diferentes condiciones  
de carga. Se observaron mayores  
concentraciones de tensiones en las  
zonas adyacentes a los pernos de  
anclaje y en las uniones soldadas, lo  
cual era previsible, ya que son los  
puntos más críticos de la conexión.  
Figura 3 Análisis de la placa base del modelo 1  
Figura 4 Visualización de los resultados de los componentes de la placa base en el modelo 1  
2
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Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 7 Núm. (14) 2024. ISSN: 2737-6249  
Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
En las simulaciones, se analizaron  
las deformaciones de la placa base  
bajo cargas extremas, tanto sísmicas  
derivas elásticas (Δ_E ) y las  
inelásticas (Δ_I), comparándolos con  
los límites máximos permitidos  
(Δmax) establecidos por la normativa  
NEC-SE-DS.  
como  
gravitacionales.  
Los  
resultados indicaron que, aunque las  
tensiones eran mayores en ciertas  
áreas, estas no superaban los límites  
permisibles establecidos por las  
normativas aplicables, como el AISC  
Los resultados muestran que en el  
sentido X, las derivas inelásticas  
(Δ_I) más altas se observan en el  
nivel 11.60, con un valor de 1.653%,  
pero aún se encuentra dentro del  
límite permitido del 2%. De manera  
similar, en el sentido Y, las derivas  
inelásticas alcanzan un valor  
máximo de 1.482% en el nivel 11.60,  
que también cumple con los límites  
normativos.  
3
60-16. La distribución uniforme de  
las tensiones en el resto de la placa  
base y los pernos de anclaje revelan  
que el diseño propuesto proporciona  
una conexión suficientemente rígida  
y segura. Asimismo, se evaluó el  
comportamiento de la placa base  
bajo momentos flectores. Las  
simulaciones mostraron que la  
conexión es capaz de absorber y  
redistribuir estos momentos sin sufrir  
En general, los valores obtenidos en  
los diferentes niveles para ambos  
sentidos se mantienen dentro de los  
márgenes de seguridad permitidos  
por la normativa. Esto demuestra  
que el diseño estructural cumple con  
los requerimientos de seguridad para  
deformaciones  
plásticas  
significativas. Esto es fundamental  
para garantizar que la placa base y  
el sistema de anclaje mantengan su  
integridad durante eventos sísmicos  
y cargas extremas.  
soportar  
eventos  
sísmicos,  
manteniendo las deformaciones  
dentro de los límites aceptados.  
Comparación con la normativa  
Se verificaron las derivas por piso del  
modelo 3 con las normativas NEC-15  
y
AISC 360-16, utilizando los  
resultados obtenidos de las  
simulaciones estáticas. En la tabla 6  
se presentan los valores de las  
2
34  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
Tabla 6. Verificación de las derivas por piso por el sismo estático del modelo 3  
Sentido Nivel  
Deriva  
Deriva  
Límite Normativo  
(Δmax)  
2.00%  
Verificación  
(
m)  
Elástica (ΔE)  
0.001224  
0.00158  
Inelástica (ΔI)  
0.734%  
0.948%  
1.195%  
1.418%  
1.583%  
1.653%  
1.580%  
0.608%  
0.806%  
1.036%  
1.246%  
1.404%  
1.482%  
X
X
X
X
X
X
X
Y
Y
Y
Y
Y
Y
26.10  
23.20  
20.30  
17.40  
14.50  
11.60  
8.70  
26.10  
23.20  
20.30  
17.40  
14.50  
11.60  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
OK  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
2.00%  
0.001991  
0.002364  
0.002638  
0.002755  
0.002633  
0.001013  
0.001344  
0.001726  
0.002076  
0.00234  
0.00247  
Los  
resultados  
del  
análisis  
normativas NEC-15 y AISC 360-16.  
En particular, las derivas por piso se  
mantuvieron dentro de los límites  
permitidos, lo que asegura la  
estabilidad estructural de las  
edificaciones bajo eventos sísmicos.  
comparativo con la normativa  
vigente confirman que las derivas  
por piso del modelo 3 cumplen con  
los  
límites  
establecidos,  
garantizando que el diseño es capaz  
de soportar los efectos de un sismo  
Además,  
el  
análisis  
del  
estático  
sin  
comprometer  
la  
comportamiento de las placas base  
confirma que la distribución de las  
tensiones se focaliza principalmente  
en las zonas cercanas a los pernos  
de anclaje y a las uniones soldadas,  
como era de esperar. Sin embargo,  
las simulaciones indicaron que estas  
tensiones no superan los límites  
permisibles, lo que demuestra que el  
diseño es adecuado para garantizar  
la rigidez y seguridad de las  
conexiones. El uso del software  
IDEA StatiCa mostró ser una  
herramienta eficaz para modelar y  
evaluar las conexiones, facilitando el  
estabilidad de la estructura.  
Discusión  
La discusión del presente estudio se  
enfocó en la evaluación de las  
conexiones soldadas RCFT en  
pórticos  
a
momento, utilizando  
simulaciones mediante el método de  
elementos finitos para comprobar su  
capacidad de soportar cargas  
sísmicas y gravitacionales. Los  
resultados obtenidos muestraron  
que las conexiones cumplen con los  
requisitos diseño  
de  
sismorresistente establecidos por las  
2
35  
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Diseño de Conexiones Soldadas RCFT mediante Elementos Finitos en Pórticos a Momento  
ajuste de los parámetros de diseño  
según los resultados de las  
simulaciones.  
zonas sísmicamente activas. Este  
cumplimiento normativo refuerza la  
confiabilidad del diseño propuesto,  
especialmente en situaciones donde  
la resistencia a la flexión y la  
compresión son críticas.  
Finalmente, la comparación con los  
valores normativos confirma que las  
conexiones  
RCFT,  
diseñadas  
mediante el método de elementos  
finitos, son capaces de soportar  
adecuadamente las cargas sísmicas  
y gravitacionales a las que estarían  
sometidas en zonas de alta  
sismicidad. Esto valida que el diseño  
propuesto no solo garantiza la  
integridad estructural, sino que  
también optimiza el comportamiento  
de las conexiones bajo condiciones  
extremas de carga.  
Además, las simulaciones mostraron  
que las tensiones se distribuyen de  
manera uniforme en la mayoría de  
las áreas, lo que resulta en un  
comportamiento  
estructural  
adecuado bajo cargas extremas. Sin  
embargo, en las zonas cercanas a  
las soldaduras, se identificaron  
mayores  
concentraciones  
aunque estas  
de  
no  
tensiones,  
excedieron los límites permitidos.  
Esto sugiere que el diseño de las  
conexiones RCFT es seguro y  
garantiza su durabilidad bajo  
condiciones de carga prolongada o  
eventos sísmicos.  
4
. Conclusiones  
Los resultados obtenidos de este  
estudio indican que las conexiones  
soldadas RCFT en pórticos a  
momento presentan un desempeño  
estructural satisfactorio frente a  
cargas sísmicas y gravitacionales. A  
través de simulaciones numéricas  
realizadas con el método de  
elementos finitos, se verificó que las  
Por último, el uso del software IDEA  
StatiCa permitió una modelación  
precisa de las conexiones y la  
optimización de los parámetros de  
diseño. Los resultados obtenidos  
indican que la utilización del método  
de elementos finitos es una  
herramienta efectiva para mejorar la  
conexiones cumplen  
con  
los  
requisitos de las normativas NEC-15  
y AISC 360-16, lo que asegura la  
estabilidad de las estructuras en  
seguridad  
estructural  
de las  
soldadas,  
conexiones  
proporcionando a los ingenieros una  
2
36  
Orejuela-Mendoza et al. (2024)  
solución confiable para diseñar  
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