Requisitos de Los Materiales en Los Requisitos Aci 318 y Nsr - 98

Requisitos de los materiales en los reglamentos ACI 318 y NSR

Seminario Seccional Colombiana del ACI- Requisitos de materiales en ACI 318-05 y NSR-98

SECCIONAL COLOMBIANA – INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO SEMINARIO SOBRE ACI-318S-05 “Requisitos de materiales en ACI 318-05 y NSR-98” Ing. José Gabriel Gómez Cortés Profesor Titular autor: Gabriel Universidad Nacional de Colombia  [email protected]

Capítulo 5 CALIDAD DEL CONCRETO, MEZCLADO Y COLOCACIÓN Las principales diferencias entre el reglamento ACI 318-05 y las Normas Colombianas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 se dan en los siguientes puntos: Sin duda, una de las principales diferencias, a favor del reglamento ACI-318, es que este incorpora comentarios, los cuales facilitan la comprensión de la normativa, aclaran conceptos y enriquecen la visión del tema tratado. Secuencialmente, se tienen las siguientes diferencias importantes: 5.1.1 El reglamento ACI 318 establece que el concreto diseñado y construido según este, no puede tener una resistencia a compresión (f´ c) inferior a 17 Mpa. NSR-98 no tiene esta exigencia. El comentario a este numeral menciona que la resistencia a compresión del concreto producido debe exceder siempre al valor de f´ c utilizado en el diseño estructural. “Esto se basa en conceptos probabilísticos y pretende asegurar que se desarrolle la resistencia adecuada en la estructura”

Seminario Seccional Colombiana del ACI- Requisitos de materiales en ACI 318-05 y NSR-98

SECCIONAL COLOMBIANA – INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO SEMINARIO SOBRE ACI-318S-05 “Requisitos de materiales en ACI 318-05 y NSR-98” Ing. José Gabriel Gómez Cortés Profesor Titular autor: Gabriel Universidad Nacional de Colombia  [email protected]

Capítulo 5 CALIDAD DEL CONCRETO, MEZCLADO Y COLOCACIÓN Las principales diferencias entre el reglamento ACI 318-05 y las Normas Colombianas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98 se dan en los siguientes puntos: Sin duda, una de las principales diferencias, a favor del reglamento ACI-318, es que este incorpora comentarios, los cuales facilitan la comprensión de la normativa, aclaran conceptos y enriquecen la visión del tema tratado. Secuencialmente, se tienen las siguientes diferencias importantes: 5.1.1 El reglamento ACI 318 establece que el concreto diseñado y construido según este, no puede tener una resistencia a compresión (f´ c) inferior a 17 Mpa. NSR-98 no tiene esta exigencia. El comentario a este numeral menciona que la resistencia a compresión del concreto producido debe exceder siempre al valor de f´ c utilizado en el diseño estructural. “Esto se basa en conceptos probabilísticos y pretende asegurar que se desarrolle la resistencia adecuada en la estructura”

5.3.2 Una diferencia importante entre ACI 318 y NSR-98 es que aquel hace distinción entre concretos de resistencias “bajas” (hasta 35 Mpa) y “altas” (más de 35 Mpa), respecto a la resistencia promedio a la compresión requerida cuando hay datos disponibles para establecer la desviación estándar de la muestra, cosa que no hace NSR. Esto se aprecia mejor en la siguiente tabla: NSR-98 f´ cr = f´c + 1.34 S

ACI 318-05 f´ cr = f´c + 1.34 S

f´cr = f´c + 2.33 S – 3.5

f´cr = f´c + 2.33 S – 3.5

para cualquier valor de f´c

f´ cr = f´c + 1.34 S f´cr = 0.9 f´ c + 2.33 S

f´c

≤ 35 MPa

f´c

> 35 MPa

5.3.2.1 Respecto a la resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay datos disponibles para establecer la desviación estándar de la muestra, también ACI318-05 marca diferencia con NSR-98 respecto a las resistencias “altas” (más de 35 Mpa), como se muestra a continuación: Resistencia especificada f´

NSR-98

ACI 318-05

5.6.2 Probablemente la diferencia más importante entre ACI 318-05 y NSR-98, en el tema de calidad del concreto, se da en este numeral, referido a la especificación respecto a la frecuencia de ensayos. Como se aprecia en la siguiente tabla, en este sentido es más exigente la Norma Sismo Resistente, producto de la percepción de los profesionales que redactaron el documento respecto a la necesidad de una mayor exigencia en nuestro medio, dada nuestra tendencia a obtener menores resultados de resistencia a compresión y mayor dispersión de resultados, producto de diferencias respecto a la calidad de materiales componentes del concreto, calidad de mano de obra y equipos,  procedimientos de colocación, compactación y curado, entre otros.

NSR-98 (*) (No menos de una vez)

ACI 318-05 (No menos de una vez)

Por día

Por día

Por cada 40 m3

Por cada 110 m3

Por cada 200 m2

Por cada 460 m2

(*) Además, exige: “Como mínimo debe tomarse una pareja de muestras de concreto de columnas por piso. De igual manera, como mínimo debe tomarse una pareja de muestras por cada 25 bachadas de cada clase de concreto”

2

Que ningún resultado individual de los ensayos (un ensayo es el promedio de resistencia de dos cilindros) tenga una resistencia inferior en 3.5 Mpa, o más, a f´ c

Ningún resultado individual del ensayo de resistencia (promedio de dos cilindros) es menor que f´c por más de 3.5 Mpa cuando f´c es 35 Mpa o menor, o por más de 0.10 f´ c cuando f´c es mayor a 35 MPa

5.6.5 Investigación de los resultados de ensayos con bajas resistencias: Existe una diferencia importante en el tratamiento de núcleos extraídos cuando se   presentan bajos resultados de resistencia: mientras que la NSR-98 establece clara diferencia en que los núcleos extraídos de un concreto que va a permanecer seco se ensayen secos y los extraídos de un concreto que va a estar más que superficialmente húmedo deben ensayarse saturados, el reglamento ACI 318-05 establece que los núcleos se deben secar superficialmente y ser colocados en recipientes herméticos y ensayados entre 2 y 7 días, lo que en la práctica supone ser ensayados parcialmente saturados. El estado de humedad de la probeta, desde el punto de vista resistencia a compresión, marca una diferencia importante; concretos ensayados saturados presentan una menor  resistencia a compresión que aquellos ensayados secos, en valores que pueden presentar  diferencias hasta del 20%. En una investigación llevada a cabo por el autor de estas líneas, se encontró una diferencia promedio del 14%, a favor de los ensayados secos, como se aprecia en la siguiente gráfica (*): RESISTENCIA A COMPRESION DE NUCLEOS SEGÚN SU ESTADO DE HUMEDAD (Gómez 1992) Nuc. Secos

Nuc. Húmedos

NSR-98

ACI 318-05

En caso de que el concreto de la estructura vaya a estar seco durante las condiciones de servicio, los núcleos deben secarse al aire (entre 15ºC y 30ºC de temperatura y humedad relativa menor del 60% durante 7 días antes del ensayo, y deben probarse secos. Si el concreto de la estructura va a estar más que superficialmente húmedo durante las condiciones de servicio, los núcleos deben sumergirse en agua por lo menos durante 40 horas, y ensayarse húmedos

Los núcleos deben prepararse para su traslado y almacenamiento secando el agua de perforación de la superficie del núcleo y colocándolos dentro de recipientes o bolsas herméticas inmediatamente después de su extracción. Los núcleos deben ser ensayados después de 48 horas y antes de los 7 días de extraídos, a menos que el profesional de diseño registrado apruebe algo diferente

En otras palabras, mientras NSR exige por lo menos 7 días parta núcleos secos y 40 horas para núcleos saturados, ACI 318-05 exige una condición de humedad intermedia (superficialmente secos, pero internamente húmedos) y permite su ensayo a una edad entre 2 y 7 días.

NSR-98

ACI 318-05

Concreto estructuralmente adecuado si

Concreto estructuralmente adecuado si

NSR-98

ACI 318-05

c) La parte interna de las formaletas c) El encofrado debe estar recubierto debe estar adecuadamente protegida con un desmoldante adecuado

5.9 Transporte: Mientras que NSR no hace referencia al tema, ACI en sus comentarios hace un llamado de atención respecto al potencial peligro de disminución de resistencias cuando se hace el transporte del concreto mediante tuberías de aluminio, cuando establece: “Puede haber una pérdida considerable de resistencia del concreto cuando se bombea a través de una tubería de aluminio o de aleaciones de aluminio.5.11 Se ha demostrado que el hidrógeno que se genera por la reacción entre los álcalis del cemento y la erosión del aluminio de la superficie interior de la tubería provoca una reducción de la resistencia de hasta un 50%. Por consiguiente, no debe utilizarse equipo hecho de aluminio o de aleaciones de aluminio para tuberías de bombeo, tubos tremie o canales a menos que sean cortos tales como los que se emplean para descargar el concreto de un camión mezclador.” 5.10 Colocación: Dado que NSR no incorpora comentarios, también hay diferencias en este tema, puesto que ACI 318, en contraste con lo que establecen muchas especificaciones, en sus comentarios si contempla la posibilidad de adición de agua al concreto mezclado siempre que no se violen los límites prescritos para el tiempo máximo de mezclado y para la relación agua-material cementante . En efecto, en su comentario a este numeral menciona: “No debe permitirse la adición de agua para remezclar concreto

cortos y arrojan valores que son inferiores a los realmente obtenidos en forma experimental. Resulta claro que las diferencias en el agregado grueso juegan un papel fundamental y no solamente desde el punto de vista masa unitaria, también lo es el tipo de textura (lisa, rugosa) de ese agregado y las diferencias en la calidad de compactación y de curado NSR-98

ACI 318-05

El módulo de elasticidad para el concreto de peso normal Ec debe determinarse experimentalmente a   partir de las curvas esfuerzo deformación 8.5.1   — El módulo de elasticidad, obtenidas para un grupo representativo de cilindros  Ec , para el concreto puede tomarse estándar de concreto, como la pendiente de la línea como (wc)1.5 0.043 √f´c (en MPa), trazada desde el origen hasta el punto en la curva   para valores de w c comprendidos esfuerzo-deformación correspondiente a un entre 1440 y 2480 kg/m3. esfuerzo de 0.45 f¨ c en compresión, de acuerdo con Para concreto de densidad normal, la norma NTC (4025 (ASTM C469). En el caso de  Ec   puede tomarse como 4700  fc′, que no se disponga de este valor experimental para donde  Ec se define como la concretos cuya masa varía entre 1450 y 2450   pendiente de la secante trazada kg/m3, puede tomarse como: (En MPa) desde un esfuerzo nulo hasta un esfuerzo de compresión de 0.45  fc′ . 1.5 Ec = (wc) 0.047 √f´ c agr. Grueso ígneo El módulo de elasticidad del concreto es sensible al módulo de 1.5 Ec = (wc) 0.041 √f´ c agr. Grueso metamórfico elasticidad del agregado y puede diferir del valor especificado. Los 1.5 Ec = (wc) 0.031 √f´ c agr. Grueso Sedimentario valores medidos varían típicamente de 120% a 80% del valor  1.5 Ec = (wc) 0.034 √f´ c valor medio, sin distinguir  especificado tipo de agregado.

Análisis y diseño

Seminario sobre la Norma ACI 318S-05 Análisis y Diseño

Seccional Colombia del ACI

Profesor Juan F. Correal Daza, Ph.D., P.E. Departamento de Ingenierí a Civil y Ambiental Universidad de los Andes

Contenido General Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales Capítulo 9− −Requisitos de Resistencia y  Funcionamiento Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales

Capítulo 8  Análisis y  Diseño Consideraciones Generales − −

− −

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.1− −Métodos de dise ño 8.1.1-Factores de carga y reducción de resistencia φ especificados en el capítulo 9. (Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (SEI/ASCE 7)) – Nuevos Factores y Combinaciones 8.1.2- Apéndice B “Disposiciones Alternativas para Elementos de Concreto Reforzado y Preesforzado en Flexión y en Compresión”- Factores y  Combinaciones Tradicionales del Concreto (NSR -98 C.9.3) 8.1.3- Apéndice D “ Anclajes al Concreto”

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.2− −Cargas Similar al capítulo C.8.2 de la NSR -98 pero con factores de carga y reducción de resistencia φ especificados en el capítulo 9. (Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (SEI/ASCE 7))

8.3.3− −Métodos de an álisis Igual al capítulo C.13.3.2.3 de la NSR -98 (Análisis aproximado para carga vertical)

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.4− −Redistribuci ón de momentos negativos en elementos continuos sometidos a flexi ón  ACI 318 8.4.1 r =1000εt (%)≤20%

εt=deformación unitaria neta de tracción en el acero extremo en tracción, en el estado de resistencia nominal

NSR 98 C.8.5.12 r =50-160ω≤30%

ω=

(ρ − ρ´ )f y  f ´c

rNSR-98 ≈ (1.5 a 2.0) r  ACI 318

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales R8.4− −Redistribuci ón de momentos negativos en elementos continuos sometidos a flexi ón • Desde el reglamento del 2002 se especifica el porcentaje de distribución en términos de εt . • El limite del 20% se encontró a partir estudios experimentales, los cuales indicaban: 

Igual fisuración y deflexión en vigas con redistribución, bajo carga de servicio, que las vigas diseñadas utilizando la teoría elástica.



Queda disponible una adecuada capacidad de rotación para la distribución de momentos.

• No aplica para losa por el método de diseño directo (Cap.13.6.1.7)

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.5− −Módulo de Elasticidad  ACI 318 8.5.1 Ec =(w c )1.50.043√f ’c [MPa]  w c= densidad del concreto entre 1440 y 2480 kg/m3

NSR 98 C.8.5.4 & C.8.5.4.1 Para agregado grueso de origen metamórfico

Ec =(w c )1.50.041√f ’c [MPa]  w c= densidad del concreto entre 1450 y 2450 kg/m3 Para valor medio de toda la inf. nal:

Ec =(w c )1.50.034√f ’c [MPa] Ec 4700√f ’c [MPa]

Ec 4700√f ’c [MPa] (agreg. met.) Ec 3900√f ’c [MPa] (medio. nal.)

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.6− −Rigidez Igual al capítulo C.8.5.3 de la NSR -98

8.7− −Longitud del vano 8.7.1- Igual al C.8.5.6.1 NSR -98 8.7.2- Igual al C.8.5.6 NSR -98 8.7.3- Igual al C.8.5.6.2 NSR -98 8.7.4- Similar al C.13.3.2 NSR -98 excepto por que  ACI 318 se especifica que las luces libres deben ser no mayores de 3 m en losa macizas.

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.8− −Columnas Igual al capítulo C.8.5.8 de la NSR -98

8.9− −Disposición de la carga viva Igual al capítulo C.8.5.9 de la NSR -98

8.10− −Sistemas de vigas T Similar al capítulo C.8.5.7 de la NSR -98 excepto por que  ACI 318 8.10.5.2 recomienda que el espaciamiento del refuerzo transversal no debe exceder 450 mm mientras NSR 98 recomienda 500 mm.

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.11−  Viguetas en losas nervadas − 8.11.1- Igual al C.13.2.1 NSR -98  ACI 318

NSR 98

8.11.2 La altura de las nervaduras no mayor a 3.5 veces su ancho

C13.2.2 a) La altura de las nervaduras no mayor a 5.0 veces su ancho

8.11.3 El espaciamiento libre entre las nervaduras no debe exceder 750 mm

C13.2.2 b) La separación entre nervios, medida centro a centro, no puedes ser más de 2.5 veces el espesor total de la losa, sin exceder 1.20 m

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.11−  Viguetas en losas nervadas − 8.11.5- Aligeramiento fabricados con arcillas cocida o concreto que tenga f ´c por lo menos igual a las viguetas deben: 8.11.5.1- Se permite incluir la pared vertical del elemento de aligeramiento que está en contacto con la vigueta en los cálculos de resistencia al cortante y momento negativo. NSR 98  ACI 318 8.11.5.2 El espesor de la losa de concreto sobre aligeramiento no debe ser menor que 1/12 de la distancia libre entre viguetas

C.13.2.2 (b) El espesor de la losa de concreto sobre aligeramiento no debe ser menor que 1/20 de la distancia libre entre viguetas

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.11−  Viguetas en losas nervadas (aligeramientos) − 8.11.5.3- Igual a C.13.2.2 (b) de la NSR -98 8.11.6- Encofrados o aligeramientos removibles deben cumplir con: 8.11.6.1 (dimensiones) y 8.11.6.2 ( acero de refuerzo) 8.11.7- Ductos o tuberías embebidas en la losa (refiere a 6.3) el espesor debe ser al menos 25 mm mayor que la altura del ducto o tubería. Tales ductos o tuberías no deben afectar significativamente la resistencia del sistema.

Capítulo 8−  Análisis y  − Diseño− −Consideraciones Generales 8.11−  Viguetas en losas nervadas − 8.11.8- En losas nervadas V c se puede incrementar en un 10%. (R8.11.8 Se debe a : (1) el comportamiento satisfactorio de construcciones con losas nervadas con resistencias más altas al cortante diseñadas con ediciones anteriores del ACI 318 (2) la redistribución de la cargas  vivas locales a los nervios adyacentes)

8.12−  Acabados de piso separado − 8.12.1 y 8.12.2- Igual al C.8.5.13 NSR -98

Capítulo 9 Requesitos de Resistencia y Funcionamiento − −

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.1− −Generalidades 9.1.1 y 9.1.2- Igual a C.9.1.1 y C.9.1.2 respectivamente de la NSR -98. 9.1.3- Permite el diseño con las combinaciones de mayoración de carga y los factores de reducción de resistencia del Apéndice C (Factores tradicionales). No

se permite mezclar las combinaciones de mayoración de carga del Cap. 9 con los del  Apéndice C.

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento Por que el cambio de las combinaciones de carga y  los factores de reducci ón de resistencia (2002)? 1. Para que los diseñadores puedan emplear un conjunto único de factores y combinaciones de carga. 2. Facilitar el diseño de estructuras de concreto que influyen elementos de materiales distintos al concreto. 3. Los diseños para cargas gravitacionales, con los factores de 9.3 son comparables a los obtenidos usando los factores del reglamento de 1999. 4. Existen diferencias en el diseño para cargas laterales con factores de 9.3 y los del reglamento de 1999, sin embargo ambos diseños se consideran aceptables.

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2− −Resistencia requerida 9.2.1-La resistencia requerida U debe ser por lo menos igual al efecto de las cargas mayoradas en las Ecuaciones (9-1) a (9-7). U = 1.4(D+F)

(9-1)

U = 1.2(D+F+T) + 1.6(L+H) + 0.5(Lr ó R)

(9-2)

U = 1.2D + 1.6(Lr ó R) + (1.0L ó 0.8W)

(9-3)

U = 1.2D + 1.6W + 1.0L + 0.5(Lr ó R)

(9-4)

U = 1.2D + 1.0E + 1.0L

(9-5)

U = 0.9D + 1.6W + 1.6H

(9-6)

U = 0.9D + 1.0E + 1.6H

(9-7)

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2− −Resistencia requerida Excepciones para las combinaciones de cargas: (a) Se permite reducir a 0.5 el factor de carga de L en Ecs. (9-3) a (9-5), excepto en estacionamiento, áreas ocupadas como lugares de reunión publica y en todas las áreas donde L sea superior a 4.8 kN/m2 U = 1.2D + 1.6(Lr ó R) + ( 0.5L 0.5L ó 0.8W)

(9-3) Iguales B.2.5-3*

U = 1.2D + 1.0E + 0.5L

(9-5) Iguales B.2.5-5*

*NSR -98 (Combinaciones de carga para estructuras mixtas)

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2− −Resistencia requerida Excepciones para las combinaciones de cargas: (b) Se permite usar 1.3W en lugar de 1.6W en Ecs. (9-4) y (9-6) cuando la carga por viento W no haya sido reducida por un factor de direccionalidad U = 1.2D +1.3W + 0.5L + 0.5(Lr ó R) R 

(9-4) Iguales B.2.5-4*

U = 0.9D + 1.3W + 1.6H

(9-6) Similar B.2.5-6*

*NSR -98 (Combinaciones de carga para estructuras mixtas)

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2− −Resistencia requerida Excepciones para las combinaciones de cargas: (d) El factor de carga para H se debe fijarse igual a cero en las ecuaciones (9-6) y (9-7) si la acción estructural debida a H neutraliza las causadas por W ó E. U = 0.9D +1.3W 

(9-6) Similar B.2.5-6*

U = 0.9D + 1.0E

(9-7)

*NSR -98 (Combinaciones de carga para estructuras mixtas)

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2− −Resistencia requerida 9.2.2- Igual al B.2.4.2.4 NSR -98 9.2.3- Los estimativos de asentamiento diferenciales, flujo plástico, retracción y temperatura deben basarse en una evaluación realista (R9.2.3 valores probables y no limite superior). 9.2.4- Similar a B.5.4 NSR -98 excepto que con combinaciones de SEI/ASCE 7. 9.2.5- Para el diseñó de zonas de anclajes de postensado debe usarse un factor de 1.2 para la fuerza de preesfuerzo máxima aplicada por el gato. ( C.18.13.3 C.18.13.3 NSR -98 Factor=1 )

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.3− −Resistencia de dise ño 9.3.2.1- Secciones controladas por tracción como se define en 10.3.4 ( t 0.005)

φ = 0.90 (incremento de 0.80 a 0.90 en base a antiguos y actuales análisis de confiabilidad) 9.3.2.2- Secciones controladas por compresión como se define en 10.3.3 ( t f  y/Es) (a) Elementos con refuerzo en espiral seg ún 10.9.3

φ = 0.70 (C.9.3.2.2 NSR -98 φ = 0.75) (b) Otros elementos reforzados

φ = 0.65 (C.9.3.2.2 NSR -98 φ = 0.70)

f y /Es ≤ εt≤0.005 Usar interpolación lineal

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.3− −Resistencia de dise ño 9.3.2.3- Cortante y torsión

φ = 0.75 (C.9.3.2.3 NSR -98 φ = 0.85) 9.3.2.4- Aplastamiento en el concreto (excepto para anclajes de postensado y modelos puntal-tensor)

φ = 0.65 (C.9.3.2.2 NSR -98 φ = 0.70) 9.3.2.5- Zonas de anclaje de postensado

φ = 0.85 (C.18.13.4 NSR -98 φ = 0.90) 9.3.2.6- Los modelos puntal-tensor (Apéndice A), tensores, puntales, zonas de nodos y áreas de apoyo en esos modelos

φ = 0.75

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.3− −Resistencia de dise ño 9.3.3 Igual a C.9.3.3 de la NSR -98 9.3.4 Igual a C.9.3.4 de la NSR -98 9.3.5 φ = 0.55 para flexión, compresión, cortante y  aplastamiento en concreto estructural simple. (C.9.3.2.5 de la NSR -98 φ = 0.65)

9.4− −Resistencia de dise ño para el refuerzo Similar a C.9.4.1 de la NSR -98 excepto:  ACI 318 f y  y f yt ≤ 550 MPa

NSR -98 f y y f yt ≤ 560 MPa

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.5− −Control de deflexiones 9.5.1 Igual a C.9.5.1 de la NSR -98 9.5.2.1 Similar a C.9.5.2 de la NSR -98 (  Tabla  Tabla 9.5(a) “Espesores Minimos de Vigas o Losa Reforzadas en una Direccion” del ACI es para concreto de peso normal. Para concreto liviano usar factor de (1.650.0003w c ) pero no menor a 1.09) 9.5.2.2 Igual C.9.5.2.1 de la NSR -98 9.5.2.3 Similar C.9.5.2.2 de la NSR -98 para calculo de Ie (modificaciones con concreto liviano en f r (módulo de ruptura ) ver notas (a) y (b))

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.5− −Control de deflexiones 9.5.2.4 Igual a C.9.5.2.3 de la NSR -98 9.5.2.5 Igual a C.9.5.2.4 de la NSR -98 9.5.2.6 Igual a C.9.5.2.5 de la NSR -98 9.5.3.1 Igual a C.9.5.3 y C.9.5.31 de la NSR -98 9.5.3.2 Similar a C.9.5.3.2 excepto por que ACI 318  Tabla 9.5 (c) “Espesores Mínimos de Losas sin  Vigas Interiores” se añade una nueva fila de espesores para fy = 520 MPa 9.5.3.3 Igual a C.9.5.3.3 de la NSR -98

Capítulo 9− −Requesitos de Resistencia y Funcionamiento 9.5− −Control de deflexiones 9.5.3.4 Igual a C.9.5.3.4 de la NSR -98 9.5.4 (Elementos de concreto preesforzado) Similar a la sección C.9.5.4 de la NSR -98 excepto por la inercia que se debe usar en los elementos en flexión Clase U, C y T (ver definición en Cap. 18) para el calculo de deflexiones: Clase U  Usar Ig  Clase C y T  Usar Ie o Relación Mom.- Def. Bilineal 9.5.5 Igual a C.9.5.5 de la NSR -98

Capítulo 10 Flexión y Cargas  Axiales − −

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.1−  Alcance − 10.1 Igual a C.10.1 de la NSR -98

10.2− −Suposiciones de dise ño 10.2.1 Igual a C.10.2.1 de la NSR -98 10.2.2 Similar a C.10.2.2 excepto que ACI permite usar el alternativamente el modelo puntal-tensor para el análisis de distribución no-lineal de las deformaciones unitarias en vigas de gran altura.

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.2− −Suposiciones de dise ño 10.2.3 a 10.2.7 Igual a C.10.2.3 a C.10.2.7 de la NSR -98

10.3− −Principios y requesitos generales 10.3.1 y 10.3.2 Igual a C.10.3.1 a C.10.3.2 de la NSR -98 10.3.3 Secciones controladas por compresión 10.3.4 Secciones controladas por tracción y regiones de transición

εt

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales Definición de εt εt = deformación unitaria neta en el acero extremo en

tracción, en el estado de resistencia nominal, excluyendo las deformaciones unitarias causadas por el preesfuerzo efectivo, flujo plástico, retracción de fraguado y variación de temperatura. 0.003 c dt

εt

dt = Profundidad del acero extremo en tracción

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.3.3 Secciones controladas por compresión y 10.3.4 Secciones controladas por tracción y regiones de transición Sección controlada  por compresión (c = 0.60dt)

Sección en región de transición

0.003

0.003

εt ≤ f y /Es Para Grado 420 y todos los refuerzos  preesforzados t = 0.002)

0.003

c

c dt

Sección controlada  por tensión (c = 0.375dt)

dt

f y /Es< εt< 0.005

c dt

εt ≥ 0.005

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.3.5- Para elementos no preesforzados en flexión y con carga axial mayorada menor a 0.10f ’c Ag , εt ≥ 0.004 R10.3.5- el objetivo de esta limitación es restringir la cuantía de refuerzo en vigas no preesforzadas a aprox. 0.75ρbal 0.75ρbal  εt = 0.00376 (C.10.3.3 de la NSR -98) 10.3.5.1 Igual a C.10.3.4 de la NSR -98 10.3.6 Igual a C.10.3.5 de la NSR -98 10.3.7 Igual a C.10.3.6 de la NSR -98

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.4− −Distancia entre los apoyos laterales de elementos sometidos a flexi ón 10.4.1 y 10.4.2 Igual a C.10.4.1 y C.10.4.2 de la NSR -98

10.5− −Refuerzo m ínimo en elementos sometidos a flexión 10.5.1 a 10.5.3 Igual a C.10.5.1 a C.10.5.3 de la NSR -98 10.5.4 Similar a C.10.5.4 excepto por que ACI 318 recomienda que el espaciamiento máximo del refuerzo no debe exceder 450 mm mientras NSR 98 recomienda 500 mm.

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.6− −Distribución del refuerzo de flexi ón en vigas y  losas en una direcci ón 10.6.1 a 10.6.3 Igual a C.10.6.1 a C.10.6.3 de la NSR -98 10.6.4 El espaciamiento del refuerzo más cercano a una superficie en tracción , s, no debe ser mayor que el dado por: 280 280 s = 380 (   ) -2.5cc ≤ 300 (  f   ) f s s cc= menor distancia desde la superficie del refuerzo o acero preesforzado a la cara en tensión. f s= esfuerzo calculado en el refuerzo más cercano a la cara en tracción para cargas de servicio o alternativamente f s = (2/3)f y 

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales R10.6.4 La sección se actualizo (2005) para tener en cuenta esfuerzos de servicio más altos debido a nuevas combinaciones del 2002. El espaciamiento max. de las barras se establece en forma directa para controlar la fisuración. 280 280 s = 380 (   ) -2.5cc ≤ 300 (  f   ) f s s Para: f y = 420 MPa  f s=(2/3)f y  = 280 MPa y cc=50 mm s =250mm

10.6.5 Igual a C.10.6.1 de la NSR -98 10.6.6 Igual a C.10.6.6 de la NSR -98

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.6.7 Donde h de una viga o vigueta sea mayor a 900 mm, se debe colocar un refuerzo superficial en las dos caras:

h

s s s s

h

s s s s

Refuerzo en tracción, flexión negativa h/2

h/2

Refuerzo en tracción, flexión positiva

 ACI 318-05 280 280 s = 380(   ) -2.5cc ≤ 300(   ) f s f s  Ars = 210 mm2 / m (área típica min.)

NSR -98 s = menor de d/6 ó 300 mm más conservador para d 960mm

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.7−  Vigas de gran altura − 10.7.1- Las vigas de gran altura son elementos cargados en una cara y apoyados en la cara opuesta de manera que se pueden desarrollar puntales de compresión entre las cargas y los soportes, y tienen:

Puntal a=2h

a = 2h ln ≤ 4h

(a) luz libre, ln igual o menor a 4 veces la altura total, h del elemento o h (b) regiones con cargas concentradas a menos de 2h del elemento medido desde la sección de apoyo NSR -98: ln ≤ 2.5h (Luces continuas) ln ≤ 1.25h (Luz simple)

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales R10.7−  Vigas de gran altura − Razones para los cambios en la definición de Vigas de gran altura: • Las definiciones para estas vigas en 10.7.1 (flexión) y  11.8.1 (cortante) de reglamentos anteriores difieren entre si. • La definición actual es ahora congruente en 10.7.1 y  11.8.1 y esta basada en el comportamiento de la región D (Modelo puntal tensor).

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.7−  Vigas de gran altura − 10.7.2- V n para vigas de gran altura debe:  ACI 318-05

NSR -98 Para ln/d 1.5 para Q ≤ 0.3 δs = 1 1- ΣPu 0.75ΣPc

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.13− Estructuras Estructuras con − Momentos magnificados  –  desplazamiento lateral 10.13.5 - Igual a C.10.11.10.4 de la NSR -98 10.13.6 Consideraciones de resistencia y estabilidad de la estructura ante cargas gravitacionales (a) Cuando se calcula δsMs usando análisis elástico de 2nd orden: deflexión lat. de 2nd orden/deflexión lat. de 1er orden 1.0 1-Q Q < 0.60 1 (c) Cuando se calcula δsMs usando : δs = 1- ΣPu 0.75ΣPc Q = 0.60 δs < 2.5 Para cargas de servicio

De acuerdo con R.10.13.6 Q ≈ 1.0 (ACI) y C.10.11.16.2 (NSR) la estructura debe ser rigidizada

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.13− Estructuras Estructuras con − Momentos magnificados  –  desplazamiento lateral 10.13.7-En estructuras con desplazamiento lateral, los elemento a flexión deben diseñarse para los momentos magnificados totales de los elementos a compresión que concurren al nudo.  Articulación Plástica

Se acerca a un mecanismo de colapso y se reduce la capacidad de carga axial

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.14− − Elementos cargados axialmente que soportan sistemas de losas Estos elementos deben diseñarse como se dispone en el Cap. 10 (flexión y cargas axiales) y Cap. 13 (Losas en 2 Dirs.)

10.15− − Transmisión de cargas de las columnas a trav és de losas de entrepiso Similar a C.10.12.1 excepto por:  ACI 318 (f ’c )col ≥1.4(f ’c )losa

NSR -98

(f ’c )col ≥1.4(f ’c )losa ( Para Para Cols. Int y Borde ) (f ’c )col ≥1.2(f ’c )losa ( Para Para Cols. Esquineras )

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.15− − Transmisión de cargas de las columnas a trav és de losas de entrepiso 10.15.1- Igual a C.10.12.1.2 de la NSR -98 10.15.2- La resistencia de una columna a trav és de la losa de entrepiso debe basarse en el valor más bajo de la resistencia del concreto con pasadores verticales y con espirales seg ún se requiere. 10.15.3- Para cols. apoyadas por los 4 lados como: (f ’c )col_equiv. =(f ’c )col+0.35(f ’c )losa siendo (f ’c )col ≤ 2.5(f ’c )losa

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.16− − Elementos compuestos sometidos a compresión 10.16.1 a 10.16.6 - Igual a C.10.14.1 a C.10.14.6 de la NSR -98 10.16.7 (Refuerzo en espiral alrededor de un núcleo de acero estructural) Similar a C.10.14.7 excepto por el área de barras long. debe estar:  ACI 318 10.6.7.4 0.01Ag ≤ Ast ≤0.08Ag 

NSR -98 C.10.14.7 (d) 0.01Ag ≤ Ast ≤0.06Ag 

Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.16− − Elementos compuestos sometidos a compresión 10.16.8 (Estribos de refuerzo alrededor de un núcleo de acero estructural) Similar a C.10.14.8 excepto por el área de barras long. Debe estar:  ACI 318 10.6.8.6 0.01Ag ≤ Ast ≤0.08Ag 

NSR -98 C.10.14.8 (f) 0.01Ag ≤ Ast ≤0.06Ag 

10.16− − Resistencia al aplastamiento Igual a C.10.13 de la NSR -98

Resumen de Cambios con Respecto a la NSR -98 Capítulo 8− Análisis y Diseño− −Consideraciones Generales 8.2- Cargas (ASCE 7- Factores de Carga y Reducción) 8.4- Predistribución de momentos negativos en elementos continuos sometidos a flexión 8.11  Viguetas en losas nervadas − −

Capítulo 9− −Requisitos de Resistencia y Funcionamiento 9.2 Resistencia requerida (Combinaciones de Carga) − −

9.3 Resistencia de diseño (Factores φ ) − −

9.5 Control de deflexiones (Nuevas Adiciones) − −

Resumen de Cambios con Respecto a la NSR -98 Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.2 Suposiciones de diseño (modelo puntal-tensor) − −

10.3 Principios y requesitos generales ( introducción de εt para el control de las secciones) − −

10.6 Distribución del refuerzo de flexión en vigas y losas en una dirección (nueva formula del espaciamiento del refuerzo) − −

10.7  Vigas de gran altura (nueva definici ón basado en modelos puntaltensor) − −

10.9 Límites del refuerzo de elementos a compresión (cambio en límite superior) − −

10.11 Momentos magnificados -Generalidades − −

Resumen de Cambios con Respecto a la NSR -98 Capítulo 10− −Flexión y Cargas Axiales 10.13 Momentos magnificados – Estructuras Estructuras con desplazamiento lateral − −

10.15  Transmisión de cargas de las columnas a trav és de losas de entrepiso − −

10.16 Elementos compuestos sometidos a compresión (cambio en límite superior) − −

Observaciones Finales •Debido a su trayectoria, liderazgo y actualizaci ón constante, la Norma ACI 318S -05 es un documento de referencia excelente en el dise ño y  construcción de estructuras de concreto reforzado. •Los comentarios del reglamento en la Norma ACI 318S-05 proporcionan informaci ón relevante y  muy útil para entender las razones detr ás de los requisitos planteados.

Observaciones Finales • Teniendo en cuenta que la NSR -98 esta basada en el ACI 318-95 (con incorporación de alguna información del ACI 318-99) es prudente realizar una actualización de las misma. •Sin importa si se hace una actualizaci ón de la NSR -98 o se adopto un c ódigo de diseño extranjero, se debe primer estudiar con detenimiento la conveniencia de cualquier alternativa.

Seminario sobre la Norma

ACI 318S-05

MATERIALES Pedro Nel Quiroga S. Bogotá, febrero 16 de 2007

Agenda • Especificaciones de materiales • Requisitos de durabilidad • Inspección y calidad mano de obra

Especificaciones de Materiales • • • • •

Cemento Agregados Agua Acero de refuerzo Aditivos

Cementos ACI 318-05 • ASTM C

NSR - 98 • NTC 121, 321, 845

– 150 “Portland” – 595 “Blended”   – 845 “Expansive”

• ASTM C 1157 “Std. Performance Spec. for  Hydraulic Cement”

• N/M

Cementos ACI 318-05 • N/M

NSR - 98 • Prohíbe explícitamente el uso en concreto de cemento para mampostería

ASTM C 1157 “Standard Performance Specification for Hydraulic Cement” • No establece límites para composición química • Límites para:  – Resistencia  – Calor de hidratación  – Expansión de barras de mortero  – Resistencia a sulfatos

• Reportar finura, contenido de aire de mortero, composición química

ASTM C 1157 “Standard Performance Specification for Hydraulic Cement” • • • • • • •

Uso general (GU) Resistencia temprana (ES) Resistencia moderada a sulfatos (MS) Resistente a sulfatos (HS) Moderado calor de hidratación (MH) Bajo calor de hidratación (LH) Baja reactividad con agregados reactivos a álcalis (R)º

Agregados ACI 318-05 • ASTM C 33, 330 • Permite uso de agregados que no cumplan la C 33 • Buen comportamiento en el pasado no es garantía

NSR - 98 • NTC 174, 4045 • Permite uso de agregados que no cumplan NTC 174

Agregados • La forma, textura y granulometría AFECTAN la trabajabilidad y resistencia del concreto • Estas y otras propiedades de los agregados  pueden cambiar continuamente

Agregados ACI 318-05 • Tamaño Nominal Máximo:

NSR - 98 • IDEM

  – 1/5 d entre formaletas   – 1/3 h placas – ¾ s entre barras

• Se pueden omitir si la trabajabilidad es adecuada

• IDEM

Agua ACI 318-05

NSR - 98

• Limpia y libre de • IDEM cantidades  perjudiciales de ciertas sustancias • Casi cualquier agua • N/M natural potable se  puede utilizar 

Agua ACI 318-05

NSR - 98

• Impurezas pueden afectar: • N/M  – Resistencia  – Tiempo de fraguado  – Estabilidad volumétrica  – Eflorescencia  – Corrosión de refuerzo

Acero de Refuerzo ACI 318-05 • Debe ser corrugado excepto presforzado y espirales

NSR - 98 • Permite liso en estribos y para repartición y temperatura

• Comenta sobre el • Hace referencia a la reglamento ANSI/AWD  NTC 4040 D1.4 (ANSI/AWD D1.4)

Acero de Refuerzo ACI 318-05

NSR - 98

• El contratista debe • N/C  preparar  especificaciones de  procedimientos de soldadura • Barras diferentes a A 706 se deben  precalentar a 150–200ºC

Refuerzo Corrugado ACI 318-05 • Barras ASTM A 706, A 615, A-996

NSR - 98 • Barras NTC 2289 (ASTM A 706) • Permite acero NTC 248 (ASTM 615) sólo en zonas de amenaza sísmica baja • No pe permite ac acero NT NTC 245, trefilado ni trabajado en frío

Refuerzo Corrugado ACI 318-05 • Re Refu fuer erzo zo el elec ecttro rossol olddad adoo  – Li Liso so AS ASTM TM A 185 185 (lo (loss alambres deben cumplir  ASTM A 82)  – Co Corr rrug ugad adoo AST ASTM M A 497 497

NSR - 98 •

Malla electrosoldada De alambre liso NTC 1925 (ASTM A 185) • De al alam ambr bree cor orru ruga gado do  NTC 2310 (ASTM A 497) •

• Par arri rill llas as ele elect ctrros osoold ldad adas as • N/M (mats) ASTM A 184   barras A 605 y A 706

Evaluaciòn y Aceptación del Acero ACI 318-05 • No explícitamente

NSR - 98 •

Solicita explícitamente certificado de conformidad: • •

Datos de la obra Resultados de ensayos: • • • • •

•

Peso Características del corrugado Fy, Fu, alargamiento Ensayo doblamiento Composición química

Datos laboratorio

 Normas Citadas ACI 318-05 • ASTM • SEI/ASCE – 7.02  combinaciones de carga • AASHTO • ACI 423.6-01 “Spec for  Unbonded Single Strand Tendons”

NSR - 98 • •

• •

ASTM y NTC Título B AASHTO Postentioning Institute “Spec for Unbonded Single Strand Tendons”

 Normas Citadas ACI 318-05 • ACI 355.2-04 “Post• . Installed Mechanical Anchors” • ACI T1.1-1.01 “Acceptance Criteria for  Moment Frames Based on Structural Testing”

NSR - 98

 Normas Citadas ACI 318-05 • Structural Welding Code – Steel AWS D 1.1-2004 • Structural Welding Code – Reinforcing Steel AWS D 1.4-98

NSR - 98 •

.

•  NTC

4040

REQUISITOS DE DURABILIDAD

ACI 318-05 ACI 318 - 05

• Énfasis en durabilidad • Sugiere que f´c y a/c  prescritos sean congruentes • No se incluyen disposiciones para condiciones especialmente severas (ácidos o altas temperaturas)

NSR - 98

• Énfasis en durabilidad • . • .

Condiciones de Exposición Especiales

Exposición

a/c

f´c (MPa)

Concreto de baja  permeabilidad expuesto al agua

0.50

28

Congelamiento y deshielo en condición húmeda ó a  productos descongelantes

0.45

31

Cloruros de sales descongelantes, sal, agua salada ó salpicaduras

0.40

35

Exposición a Sulfatos Exposición

SO4 en agua (ppm)

Tipo Cemento

a/c

f´c (MPa)

Insignificante 0.0 a 0.10

0.0 a 150

--

--

--

Moderada

0.10 a 0.20

150 a 1500

II, IP(MS)

0.50

28

Severa

0.20 a 2.00

1500 a 10000 > 10000

V

0.45

31

V+puzolana

0.45

31

Muy severa

SO4 en suelo (%)

> 2.00

ACI 318-05 ACI 318 - 05

NSR - 98

• Usar cementos con bajo • Énfasis en durabilidad C3A como tipo II y tipo V • . • Los cementos adicionados tipo MS son adecuados para • . exposiciones moderadas • Cementos tipo I o III con  bajo C3A pueden ser  adecuados • Ceniza volando tipo F mejora resistencia a sulfatos

ACI 318-05 ACI 318 - 05

• Adicionalmente se obtiene  buena resistencia a sulfatos mediante –  –  –  –  –

Baja a/c Adecuado contenido de aire Adecuada compactación Adecuado recubrimiento Curado suficiente

NSR - 98

• Énfasis en durabilidad • . • .

Protección Refuerzo

Tipo de elemento

Contenido máximo de (Cl-) (% peso de cemento)

Concreto preesforzado

0.06

Concreto reforzado expuesto a cloruros Concreto reforzado protegido contra la humedad ó seco Otras

0.15 1.00 0.30

Inspección • La calidad depende en gran medida de la mano de obra • La inspección es necesaria para verificar  que la construcción:  – representa el diseño  – cumple las normas  – Está dentro de las tolerancias permitidas

• Recomienda el programa ACI-certification

Inspección • Recomienda que la inspección la realice el diseñador  • Guide for concrete inspection ACI-311 • Manual of concrete inspection ACI-311