Steel Special Moment Frame (SMF) es un sistema preferido de resistencia a fuerzas sísmicas por su flexibilidad arquitectónica y alta ductilidad. Para cumplir con el límite de deriva de piso especificado en el código de construcción, los ingenieros de diseño prefieren usar columnas profundas por su alta rigidez a la flexión en el plano alrededor del eje resistente. Si bien se ha investigado ampliamente la rótula plástica en vigas de ala ancha, este no es el caso de las columnas de acero, especialmente las columnas de sección profunda (p. ej., W24 a W36) que están sujetas a demandas tanto axiales como de flexión. Las pruebas anteriores de columnas poco profundas (W14) bajo carga axial variable y flexión cíclica mostraron una excelente capacidad de ductilidad incluso cuando la carga axial era alta. Dado que las columnas profundas suelen tener parámetros de esbeltez de sección mucho más grandes (o relaciones de ancho a espesor h/t_w y b_f/2t_f) para los controles de pandeo local del alma (WLB) y pandeo local del ala (FLB), así como un parámetro de esbeltez de miembro más grande, es decir, L/r_y, para los controles de pandeo lateral torsional (LTB) y pandeo por flexión (FB), no quedó claro si la misma conclusión sobre el comportamiento de columnas superficiales puede generalizarse a columnas profundas. Este estudio pretende (1) generar una base de datos experimental para el modelado analítico de columnas profundas y (2) evaluar la idoneidad de los requisitos de diseño para columnas profundas en AISC 341 y ASCE 41.
En la Fase 1 de este estudio, se probaron veinticinco columnas profundas con cinco secciones W24 diferentes. Cada sección variaba en sección y esbeltez de los miembros. La prueba de la Fase 1 pretendía investigar los efectos de los parámetros de esbeltez, los niveles de carga axial, las direcciones de flexión y las secuencias de deriva lateral en las respuestas de la columna.
El estudio de fase 2 abarcó la prueba de veintitrés columnas adicionales y se dividió en dos fases (2A y 2B). Se probaron columnas poco profundas y profundas, incluidas las secciones W14, W18, W24 y W30, para examinar más a fondo los objetivos de la Fase 1 y los efectos de las profundidades de las secciones, las condiciones de contorno y las cargas axiales variables. Los resultados de las pruebas revelaron que los hallazgos de la Fase 1 podrían extrapolarse a secciones más profundas y menos profundas. Con respecto al efecto de las condiciones de contorno, las probetas con límites de extremo fijo-fijo exhibieron curvas de columna que eran similares a las de las probetas de rotación fija en términos de resistencia máxima a la flexión, modo de pandeo y comportamiento de acortamiento axial. Los resultados de diversas pruebas de carga axial mostraron que las columnas exteriores del primer piso se comportan de manera muy diferente a las interiores en SMF.