Análisis Crítico de la Evolución de la Guía de Diseño 1 del AISC
Desde la perspectiva de la Ingeniería Estructural la evolución de la segunda edición (2006) a la tercera edición (2024) de la Guía de Diseño 1 del AISC, representa un cambio paradigmático en la forma de conceptualizar la conexión de la placa base y sus anclajes en las estructuras de acero.
En la segunda edición (2006) el objetivo principal era dimensionar estas placas base y sus anclajes para satisfacer los estados límite de resistencia a través de unas formulaciones básicas planteadas a partir del diagrama de cuerpo libre de la conexión en función de un estado de solicitación en el plano del eje principal de la columna.
En contraste, la tercera edición (2024) introduce una visión sistémica en la que la conexión de placa base es entendida como un componente activo del comportamiento global de la superestructura de acero, particularmente en pórticos resistentes a momento incluyendo los sistemas de resistencia sísmica establecidos en el ANSI/AISC-341.
Desde el punto de vista estructural, el avance más relevante es la incorporación explícita de la rigidez rotacional y del comportamiento no lineal de la conexión. Históricamente, la idealización de las bases como empotradas o rígidas (ver figura 1) o articuladas generaba discrepancias entre el modelo analítico y el comportamiento real.
Fig. 1 – Reacciones suponiendo una placa base rígida
La nueva edición reconoce formalmente que la base posee rigidez finita y que su deformabilidad puede influir en derivas, redistribución de momentos y demandas en los primeros niveles. Esta aproximación es coherente con el diseño basado en desempeño y reduce la brecha entre modelación y realidad estructural.
Fig. 2 – Desplazamiento de una viga en voladizo con placas base rígida y no rígida
Como vemos en la figura 2 por analogía de una viga en voladizo, las placas base flexibles tienden a presentar una mayor deformación que las placas rígidas y provocarán un mayor desplazamiento debido a la mayor rotación en la placa base.
Rigidez rotacional y modelación no lineal
Uno de los avances más relevantes desde el enfoque del comportamiento estructural es la incorporación explícita de modelos de rigidez rotacional y comportamiento histerético (Kanvinde et al., 2024, Apéndice C). Investigaciones previas demostraron que las bases expuestas presentan una rigidez finita dependiente de la interacción placa–anclaje–hormigón y que esta rigidez influye en la respuesta global del marco (Dumas et al., 2006; Zareian & Kanvinde, 2013).
En estructuras sometidas a la deformación lateral ante las acciones accidentales sísmicas, la rigidez de la placa base puede modificar la distribución de deformaciones plásticas entre la columna y su vinculación al sistema de cimentaciones por medio de la placa base y sus anclajes, como lo destaca el análisis no lineal de análisis de rigidez rotacional mostrado en la figura 3, afectando la demanda de rotación y la disipación de energía. Esta incorporación en la Guía de Diseño 1 del AISC es fundamental porque:
- Reduce la diferencia de las deformaciones rotacionales entre modelo analítico y comportamiento real.
- análisis no lineales más realistas.
- Facilita el diseño basado en desempeño.
La segunda edición de la Guía de Diseño 1 del AISC no ofrecía herramientas explícitas para esta modelación, mientras que la tercera edición introduce recomendaciones para representación de la rigidez inicial, degradación cíclica y el comportamiento histerético.
Fig. 3 – Influencia en la rigidez flexional del espesor de la plancha base.
Evolución del enfoque sísmico
La diferencia en el tratamiento sísmico es aún más significativa. En la segunda edición del 2006, el diseño sísmico estaba influenciado por versiones anteriores de las provisiones sísmicas del ANSI/AISC-341 del 2005 y por la norma de concreto armado ACI 318-02, principalmente en su apéndice “D” dedicado comportamiento y diseño de los anclajes en el concreto u hormigón.
El enfoque era predominantemente resistente, centrado en la capacidad última de los anclajes y el control de ruptura frágil del hormigón (Fisher & Kloiber, 2006). La tercera edición, está alineada y fundamentada con las Provisiones Sísmicas el ANSI/AISC-341 del 2022 y con la norma de concreto armado del ACI 318-19 donde se introducen:
- Conceptos de resistencia en función de la jerarquía estructural.
- Diseño de Conexiones de bases fuertes y débiles “strong-base vs weak-base” dependiendo de la rigidez rotacional.
- Control explícito de modos frágiles en anclajes
- Consideración de la sobrerresistencia sísmica en el diseño
Este enfoque está en línea con el diseño basado en desempeño adoptado en códigos modernos (ASCE 7-22; AISC, 2022b). Además, investigaciones como las de Falborski et al. (2020) e Inamasu et al. (2022) demostraron que la capacidad de desarrollar rotación inelástica controlada en la base puede ser parte de la estrategia de disipación de energía, lo que respalda el tratamiento diferenciado de conexiones de bases fuertes y débiles.
Desde una perspectiva crítica, este cambio representa una transición desde una filosofía de “evitar falla” hacia una filosofía de “controlar mecanismo resistente”, coherente con la ingeniería sísmica contemporánea.
Modelación por elementos finitos
La inclusión de un apéndice dedicado a modelación por elementos finitos es indicativa de la evolución de la práctica profesional. Estudios como los de Hassan et al. (2021) e Inamasu & Lignos (2022) utilizaron modelos no lineales avanzados para caracterizar distribución de tensiones y comportamiento cíclico. La tercera edición reconoce que, para configuraciones complejas o demandas sísmicas elevadas, el análisis simplificado puede no ser suficiente.
Desde el punto de vista académico, esto implica que el diseñador moderno debe dominar:
- Interacción de contacto acero–hormigón
- Modelos constitutivos no lineales
- Validación experimental
La segunda edición estaba orientada a práctica convencional; la tercera eleva el nivel técnico esperado.
Comentarios finales
La evolución de la Guía de Diseño 1 del AISC refleja los resultados de años de investigación de la ingeniería estructural contemporánea. La tabla siguiente presenta algunos aspectos comparativos entre las dos ediciones que reflejan ese impacto evolutivo.
Tabla Comparativa – Guía de Diseño 1 del AISC (2ª vs 3ª Edición)
La concepción, análisis y diseño de la conexión placa base con sus anclajes dentro de la concepción global de superestructura y cimentación deja de ser un problema puramente local de resistencia y pasa a ser entendida como un componente estructural con influencia directa en:
- Rigidez global
- Demanda sísmica con Modos de falla controlados y
- Mecanismos de absorción y disipación de energía
Esta transición es consistente con la evolución de la normativa sísmica y con el avance de la investigación experimental y computacional en conexiones acero–hormigón.
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