Gnt-ssnp-c001-2005 (Estructuras y Cimentaciones de Concreto)

GNT-SSNP-C001-2005 DCIDP Rev.: 0

SUBDIRECCIÓN DE INGENIERÍA

OCTUBRE 2005 PÁGINA 1 DE 37

GERENCIA DE NORMATIVIDAD TÉCNICA

ESTRUCTURAS Y CIMENTACIONES DE CONCRETO


DCIDP SUBDIRECCIÓN DE INGENIERÍA

No de Documento: GNT-SSNP-C001-2005 REVISIÓN 0 PÁGINA 2 DE 37


HOJA DE AUTORIZACIÓN FIRMAS DE AUTORIZACIÓN ELABORÓ

REVISÓ

APROBÓ

Ing. Mario Macías Hernández Superintendente General B

Ing. Eduardo Sandoval Robles Subgerente de Supervisión Normativa a Proyectos

Ing. Rafael Corral Leyva Gerente de Normatividad Técnica

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Fecha:

Fecha:

SECCIÓN DE CAMBIOS REVISIÓN 0

DESCRIPCIÓN Para uso en Proyectos



REVISIÓN 0 PÁGINA 3 DE 37


CONTENIDO CAPITULO

TITULO

1

OBJETIVO

2

ALCANCE

3

REFERENCIAS

4

ACTUALIZACIÓN

5

DEFINICIONES

6

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

7

DESARROLLO 7.1. Análisis 7.2. Diseño 7.3. Sistemas o elementos estructurales 7.4. Materiales 7.5. Construcción

8

RESPONSABILIDADES

9

BIBLIOGRAFÍA

10

ANEXOS

No de Documento: GNT-SSNP-C001-2005

DCIDP SUBDIRECCIÓN DE INGENIERÍA GERENCIA DE NORMATIVIDAD TÉCNICA

1.



OBJETIVO Establecer los lineamientos de ingeniería a cumplir, para el diseño y construcción de estructuras y cimentaciones de concreto para las instalaciones de PEMEX y Organismos Subsidiarios.

2.

ALCANCE Estas especificaciones definen los criterios de diseño y construcción de edificaciones, estructuras para soporte de equipos, cimentaciones para edificaciones, estructuras y equipo de proceso, fosas de proceso y almacenamiento y en general todas las construcciones de concreto.

3.

REFERENCIAS NMX-B-253-1988 NMX-B 254-1987 NMX-B-290-1988 NMX-B-292-1988 NMX-B-293-1988 NMX-B-294-1986 NMX-C-081-1981 NMX-C-111-ONNCCE-2004 NMX-C-117-1978 NMX-C-122-ONNCCE-2004 NMX-C-140-1978 NMX-C-155-ONNCCE-2004 NMX-C-156-1997-ONNCCE NMX-C-200-1978 NMX-C-255-1988 NMX-C-299-1987 NMX-C-403-ONNCCE-1999 NMX-C-407-ONNCCE-2001

NMX-C-414-ONNCCE-2004 ISO 4356-1997

4.

Alambre liso de acero estirado en frío para refuerzo de concreto Acero estructural Malla soldada de alambre liso de acero para refuerzo de concreto Torón de siete alambres sin recubrimiento, relevado de esfuerzos para concreto presforzado Alambre sin recubrimiento, relevado de esfuerzos, para usarse en concreto presforzado. Varillas corrugadas de acero, torcidas en frío, procedentes de lingote o palanquilla, para refuerzo de concreto Aditivos para concreto – Curado – Compuestos líquidos que forman membrana. Agregados para concreto hidráulico – Especificaciones y métodos de prueba Aditivos estabilizadores de volumen del concreto Agua para concreto – Especificaciones Aditivos expansores del concreto Concreto hidráulico industrializado – Especificaciones Concreto – Determinación del revenimiento del concreto fresco Aditivos inclusores de aire para concreto Aditivos químicos que reducen la cantidad de agua y/o modifican el tiempo de fraguado del concreto Concreto Estructural - Agregados Ligeros Concreto hidráulico para uso estructural Varilla corrugada de acero proveniente de lingote y palanquilla para refuerzo de concreto – Especificaciones y métodos de prueba Cementos hidráulicos – Especificaciones y métodos de prueba Bases for the design of structures – Deformations of buildings at the serviceability limit states

ACTUALIZACIÓN Se debe hacer una revisión cada dos (2) años o antes si las sugerencias para la actualización o recomendaciones de modificación de Especificaciones Técnicas lo ameritan.


5.



DEFINICIONES Acero de refuerzo: Elemento de acero al carbón liso o corrugado usado en el concreto para tomar principalmente esfuerzos de tensión. Aditivo: Material distinto del agua, del agregado o del cemento hidráulico, utilizado como componente del concreto y que se añade a éste antes o durante su mezclado para modificar sus propiedades. Agregado: Material granular como arena, grava, piedra triturada o escorias de hierro de alto horno utilizado para la elaboración de concreto o mortero con el uso de un cementante. Ancla: Elemento de liga entre estructuras de acero o equipo con sus respectivas cimentaciones. Cemento: Producto obtenido de la pulverización del “clinker” resultante de la calcinación de materiales calizos y arcillosos proporcionados adecuadamente. Cimbra: Armazón de madera, plástico, metal o algún otro material resistente, usado para confinar y dar forma al concreto fresco durante el colado y hasta que este alcance resistencia. Cimentación: Conjunto de elementos estructurales tales como zapatas, pilotes, y contratrabes que con la capacidad suficiente soportan las estructuras y transmiten las acciones correspondientes al terreno natural. Columna: Elemento estructural con su eje longitudinal en posición vertical, en ocasiones en posición inclinada; sujeta a cargas axiales y/o excéntricas, cargas perpendiculares a su eje, fuerzas cortantes y momentos flexionantes en uno o sus dos planos verticales. Concreto: Mezcla de cemento Portland, o de cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos. Concreto Estructural: Todo concreto utilizado para propósitos estructurales incluyendo concreto simple y concreto reforzado. Concreto precolado: Elemento de concreto estructural colado en un lugar diferente al de su ubicación final en una estructura Concreto presforzado: Concreto estructural al que se le han aplicado esfuerzos internos, con el fin de reducir los esfuerzos de tensión originados por las cargas. Concreto reforzado: Concreto estructural con un área mínima de acero de refuerzo o acero de presfuerzo. Concreto simple: Concreto estructural sin refuerzo o con menos refuerzo que el mínimo especificado para el concreto reforzado. Contratrabe: Elemento tipo viga para ligar zapatas, destinado a tomar los momentos de la superestructura y de esta manera reducir las cimentaciones de las zapatas, así como para reducir los asentamientos diferenciales entre zapatas contiguas. Curado: Procedimiento que consiste en la aplicación de agua o películas impermeables a las superficies expuestas del concreto, para mantener un contenido satisfactorio de humedad y un control adecuado de temperatura en el concreto recién colado, con el objeto de evitar agrietamientos.




Estribo: Anillo de acero usado para confinar el acero de refuerzo longitudinal así como para tomar esfuerzos de cortante o torsión. Longitud de desarrollo: Longitud de empotramiento dentro del concreto requerida para que el acero de refuerzo desarrolle su resistencia en la sección crítica. Pilote: Elemento estructural de sección transversal, circular, cuadrada o rectangular, pequeña comparada con su longitud, requerido para alcanzar un estrato resistente del suelo capaz de soportar las cargas impuestas. Resistencia nominal: Resistencia de un elemento o de una sección transversal, calculada de acuerdo a las especificaciones y suposiciones del método de diseño por resistencia, antes de la aplicación de cualquier factor de reducción de resistencia. Resistencia requerida: Resistencia que un elemento o una sección transversal requiere para resistir las cargas factorizadas o momentos y fuerzas internas combinadas entre sí. Trabe: Elemento estructural con su eje longitudinal en posición horizontal, en ocasiones en posición inclinada, sujeta a carga localizada en el plano vertical y perpendicular a su eje longitudinal; sujeto a momentos flexionantes, fuerzas cortantes y en ocasiones a momento torsionante. 6.

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ACI ANSI ASTM AWS CFE MDOC NMX NOM A Ag A1 A2 bo bw cm cm2 cm4 d Ec Es FD Fc Frz FT fć fy fyv

American Concrete Institute American National Standards Institute American Society for Testing and Materials American Welding Society Comisión Federal de Electricidad Manual de Diseño de Obras Civiles Norma Mexicana Norma Oficial Mexicana Área tributaria para la determinación de cargas vivas (m2) Área total de una sección (cm2) área cargada Área de la base inferior determinada como se indica en la sección R10.17 del ACI 318 perímetro de la sección crítica para losas y zapatas (cm) ancho del alma o diámetro de una sección circular para el cálculo de resistencia a cortante (cm) Centímetro centímetros cuadrado centímetros a la cuarta distancia de la fibra extrema a compresión al centroide del acero de refuerzo longitudinal en tensión (cm) Módulo de elasticidad del concreto (kg/cm2) Módulo de elasticidad del acero de refuerzo (kg/cm2) Factor de exposición (para el cálculo de la velocidad de viento de diseño) Factor de tamaño (para el cálculo de la velocidad de viento de diseño) Factor de rugosidad y altura (para el cálculo de la velocidad de viento de diseño) Factor de topografía (para el cálculo de la velocidad de viento de diseño) Resistencia especificada a la compresión del concreto (kg/cm2) Resistencia especificada a la fluencia para el acero de refuerzo no presforzado (kg/cm2) Resistencia especificada a la fluencia para el acero de refuerzo torsional (kg/cm2)


h I K kg kg/cm2 kg/m2 Km/hr l lu M1 M2 m mm Pc Ph Pu r s Tu ton/m3 Vc VD Vs Vu W Wa Wm Ø 7.



Peralte total de un elemento (cm) Momento de inercia de la sección total de concreto (cm4) Factor de longitud efectiva para elementos a compresión Kilogramos Kilogramos por centímetro cuadrado Kilogramos por metro cuadrado kilómetros por hora Longitud del claro de una trabe o losa en la dirección de análisis (cm) Longitud no apoyada de un elemento en compresión (cm) El menor de los momentos en el extremo de un elemento a compresión El mayor de los momentos en el extremo de un elemento a compresión Metro Milímetro Carga crítica de pandeo de una columna Perímetro de la línea central externa del acero de refuerzo Torsional transversal confinado (cm2) Carga axial factorizada de una columna Radio de giro de la sección transversal de un elemento en compresión (cm) Espaciamiento del acero de refuerzo por torsión o cortante (cm) Momento torsionante factorizado en la sección Toneladas por metro cúbico Resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto Velocidad de diseño del viento (Km/hr) Resistencia nominal al cortante proporcionada por el acero de refuerzo de cortante Fuerza cortante factorizada en la sección Carga viva media Carga viva instantánea Carga viva máxima Factor de reducción de resistencia

DESARROLLO

7.1 Análisis 7.1.1

Criterios generales a. El propósito principal del análisis de estructuras consiste en estimar acciones mecánicas (fuerzas: axiales, fuerzas cortantes, momentos: flexionantes y momentos torsionantes), así como esfuerzos y deformaciones en sus elementos y conexiones, además de los desplazamientos lineales y angulares de sus nudos, que producen diversas condiciones de carga actuando sobre ellas durante su vida útil y así establecer si el dimensionamiento propuesto satisface los requisitos de seguridad, economía, funcionalidad y durabilidad establecidos en los reglamentos de diseño. b. El análisis de los efectos de las cargas en los elementos y conexiones de una estructura y su cimentación, se debe realizar conforme a métodos reconocidos de análisis estructural que suponen comportamiento elástico lineal, o con métodos de análisis límite (siempre que se compruebe que la estructura tiene las características de ductilidad que marcan los Códigos o Reglamentos para que se eviten fallas prematuras por inestabilidad), los modelos estructurales deben tomar en cuenta los principios de equilibrio, de compatibilidad geométrica de deformaciones con desplazamientos y propiedades mecánicas de los materiales.





c. Para ello se debe establecer una modelación de la estructura (función de propiedades geométricas y mecánicas de sus elementos, sus uniones y de las condiciones de apoyo o de frontera con su cimentación y con el terreno) y de las cargas que actúan sobre ella. El modelo debe representar las principales características del comportamiento estático y dinámico de la estructura ya que mientras mayor concordancia exista entre el modelo de análisis y la estructura real, mejor será la predicción del comportamiento de la construcción. d. En el análisis deben considerarse todas las cargas y efectos que actúen sobre la estructura, estableciendo congruencia entre las condiciones básicas de carga y sus combinaciones, y los procedimientos para valuar la resistencia de elementos, verificando que los desplazamientos laterales y las deformaciones verticales, estén dentro de los límites establecidos en esta especificación, tanto por resistencia como por servicio. e. El análisis y diseño de las estructuras de concreto y sus cimentaciones, debe realizarse conforme a las recomendaciones del ACI 318M-2005 (En adelante ACI 318), por medio de sistemas informáticos y de diseño de prestigio reconocido y de uso común en el desarrollo de la ingeniería de plantas industriales. Cuando las estructuras se encuentren en el Distrito Federal, se deben aplicar los requerimientos del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal junto con las Normas Técnicas Complementarias para Diseño de Estructuras de Concreto. 7.1.2

Estados límite de servicio y estados límite de falla. Las estructuras y sus cimentaciones deben ser capaces de soportar los efectos envolventes máximos en cada sección, de la combinación de las acciones permanentes, variables y accidentales que actúan sobre ellas, de manera que cumplan los estados límite de servicio o falla, como se indica a continuación: a. Los estados límite de servicio, de tal manera que las deformaciones máximas permisibles, agrietamientos, vibraciones o daños que pudieran presentarse tanto en las estructuras como en sus cimentaciones, bajo el efecto de las acciones nominales, queden limitadas a valores tales que no excedan los límites establecidos en los códigos y reglamentos de diseño en función del servicio a que esté destinada cada estructura, perjudicando su capacidad para soportar cargas. Debe revisarse que, bajo el efecto de las combinaciones de acciones especificadas para este caso en 7.1.4, la respuesta de la estructura no exceda alguno de los límites fijados en la Tabla del apartado 7.2.2.d. Adicionalmente para el efecto de sismo debe revisarse que no se excedan los límites fijados en el apartado 7.1.9.e. de esta especificación. b. Deben revisarse los estados límite de falla, de modo que la resistencia de diseño de toda sección de las estructuras, sus cimentaciones y cada uno de sus componentes sea igual o mayor que las cargas que le serán impuestas durante su vida útil, multiplicadas por los factores de carga aplicables indicados en la Tabla 1, evitando el agotamiento de la capacidad de carga de la estructura o de cualesquiera de sus componentes, incluyendo la cimentación, o que ocurran daños irreversibles no previstos en su comportamiento que afecten en forma importante la resistencia ante nuevas aplicaciones de carga. Se debe considerar que los estados límite corresponden a falla dúctil cuando la capacidad de la sección, elemento o estructura en cuestión, se mantiene para deformaciones apreciablemente mayores que las existentes al alcanzarse el estado límite. Los estados límite se deben considerar de falla frágil, cuando se produce la misma de forma súbita disminuyendo la capacidad de la sección, elemento o estructura en cuestión, al alcanzarse el estado límite.


7.1.3



Cargas de diseño a. Se consideran tres categorías de acciones, de acuerdo con la duración con la que obran sobre las estructuras con su intensidad máxima: x Las acciones permanentes que son las que obran en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad varía poco con el tiempo. Las principales acciones que pertenecen a esta categoría son: la carga muerta; el empuje estático de tierras y de líquidos y las deformaciones y desplazamientos impuestos a la estructura que varían poco con el tiempo, como los debidos a presfuerzos o a movimientos diferenciales permanentes de los apoyos. x Las acciones variables que son las que obran sobre la estructura con una intensidad que varía significativamente con el tiempo. Las principales acciones que entran en esta categoría son: la carga viva; los efectos de temperatura; las deformaciones impuestas y los hundimientos diferenciales que tengan una intensidad variable con el tiempo, y las acciones debidas al funcionamiento de maquinaria y equipo, incluyendo los efectos dinámicos que pueden presentarse debido a vibraciones, impacto o frenaje, y x Las acciones accidentales que son las que no se deben al funcionamiento normal de la edificación y que pueden alcanzar intensidades significativas sólo durante lapsos breves. Pertenecen a esta categoría: las acciones sísmicas; los efectos del viento; los efectos de explosiones, incendios y otros fenómenos que pueden presentarse en casos extraordinarios. Es necesario tomar precauciones en las estructuras, en su cimentación y en los detalles constructivos, para evitar un comportamiento catastrófico de la estructura para el caso de que ocurran estas acciones. b. Las estructuras se deben analizar y diseñar para los esfuerzos resultantes de la combinación de cargas indicadas a continuación, con los factores de carga indicados en la Tabla 1. D -

Carga muerta

E -

Carga sísmica

F -

Carga debida al peso y presión de fluidos con densidades bien definidas y alturas máximas controlables

H -

Carga debida al peso y empuje del suelo, del agua en el suelo u otros materiales

L -

Carga viva

T -

Efectos acumulados de variación de temperatura, flujo plástico, retracción, asentamiento diferencial Carga debida al viento

W 7.1.4

Combinaciones de carga a. Se consideran dos categorías de combinaciones de carga; las que abarcan cargas permanentes y variables y aquellas que comprenden cargas permanentes, variables y accidentales. Cada estructura debe analizarse conforme a las combinaciones de carga indicadas en la tabla 1 según le correspondan durante su vida útil (de acuerdo a lo indicado en el Apéndice C del ACI 318). b. Deben tomarse en consideración los efectos causados por presfuerzo, grúas, vibraciones, impactos, contracción, relajación, cambios de temperatura, la expansión del concreto de contracción compensada y el asentamiento diferencial de los apoyos. c. En el diseño de instalaciones industriales, se incluyen dentro de la carga muerta (D), las cargas debidas al peso propio de equipo y tuberías, para las cuales se consideran dos condiciones: peso de equipo y tuberías vacías, y peso de equipo y tuberías en operación. La condición de equipo y






tuberías vacías, debe también ser considerada para las combinaciones que incluyan cargas de viento, ya que esta condición es más desfavorable para efectos de volteo.

TABLA 1. COMBINACIONES DE CARGA Combinación

7.1.5

Factores de combinación

1

1.4 D + 1.7 L

2

1.4 D + 1.7 L + 1.7 H

3

0.9 D + 1.7 H

4

1.4 D + 1.7 L + 1.4 F

5

0.9 D + 1.4 F

6

0.75 (1.4 D + 1.7 L) + 1.4 E

7

0.9 D + 1.4 E

8

0.75 (1.4 D + 1.7 L) + 1.6 W

9

0.9 D + 1.6 W

10

0.75 (1.4 D + 1.4 T + 1.7 L)

11

1.4 (D + T)

Cargas muertas a. Para la evaluación de las cargas muertas se emplean las dimensiones especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales especificados en la tabla 2. b. Para estos últimos se utilizan valores mínimos probables cuando sea más desfavorable para la estabilidad de la estructura considerar una carga muerta menor, como en el caso de volteo, flotación, lastre y succión producida por viento. En otros casos se emplean valores máximos probables. c. El peso muerto calculado de losas de concreto de peso normal coladas en el lugar se debe incrementar en 20 kg/m2. Cuando sobre una losa colada en el lugar o precolada, se coloque una capa de mortero de peso normal, el peso calculado de esta capa se incrementa también en 20 kg/m2, de manera que el incremento total es de 40 kg/m2. Tratándose de losas y morteros que posean pesos volumétricos diferentes del normal, estos valores se deben modificar en proporción a los pesos volumétricos. Estos incrementos no se aplican cuando el efecto de la carga muerta sea favorable a la estabilidad de la estructura.

TABLA 2. PESOS DE MATERIALES DE CONSTRUCCION Material

Peso mínimo

Peso máximo 3

(ton/m ) I. Piedras naturales






Chilucas y canteras (secas)

1.75

2.45

Chilucas y canteras (saturadas)

2.00

2.50

Basaltos (piedra braza)

2.35

2.60

Granito

2.40

3.20

Mármol

2.55

2.60

Pizarras

2.30

2.80

Tepetate (seco)

0.75

1.60

Tepetate (saturado)

1.30

1.95

Tezontle (seco)

0.65

1.25

Tezontle (saturado)

1.15

1.55

Arena de mina (seca)

1.40

1.40 1.75

Arena de mina (saturada)

1.85

2.10

Grava

1.40

1.60

Arcilla típica del Valle de México

1.20

1.50

II. Suelos

Cemento

1.50

1.60

Mortero

1.00

1.00

III. Piedras artificiales y concretos Concretos simple y agregado normal

2.00

2.20

Concreto reforzado

2.20

2.40

Mortero, cal y arena

1.40

1.50

Mortero, cemento y arena

1.90

2.10

Yeso

1.10

1.50

Tabique de barro macizo recocido

1.30

1.50

Tabique de barro prensado

1.60

2.20

Bloque hueco de concreto (ligero)

0.90

1.30

Bloque hueco de concreto (intermedio)

1.30

1.70

Bloque hueco de concreto (pesado)

2.00

2.20

IV. Varios Caoba (seca)

0.55

.65

Caoba (saturada)

0.70

1.00

Cedro (seco)

0.40

0.55

Cedro (saturado)

0.50

0.70

Oyamel (seco)

0.30

0.40

Oyamel (saturado)

0.55

0.65

Pino (seco)

0.45

0.65

Pino (saturado)

0.80

1.00

Encino (seco)

0.80

0.90

Encino (saturado)

0.80

1.00

Vidrio plano

0.80

3.10 2

(Kg/m ) Azulejo

10

15





7.1.6

Mosaico de pasta

25

35

Mosaico de terrazo (20 x 20)

35

45


45

55


55

65

Loseta asfáltica o vinílica

5.0

10.0

Falso plafón de aplanado (incluye malla)

40.0

40.0

Mármol de 2.5 cm de espesor.

52.5

52.5

Cancelaría metálica para oficina

35.0

35.0

Tablaroca de 1.25 cm.

8.5

8.5

Cargas por impacto a. En estructuras con cargas vivas que producen impacto, las cargas vivas supuestas deben incrementarse para prever este efecto de acuerdo a un análisis dinámico. De no estipularse de otra manera en los documentos proporcionados por PEMEX, deben aplicarse como mínimo los factores de impacto indicados en la Tabla 3.

TABLA 3. FACTORES DE IMPACTO

c.

7.1.7

Tipo de elemento

Impacto

Para soportes de elevadores Para trabes soporte y conexiones de grúas viajeras eléctricas. Para trabes soporte y conexiones de grúas viajeras operadas manualmente. Para soportes de maquinaria ligera, operadas por flecha o motor. Para soportes de maquinaria reciprocante y unidades de potencia.

100 %

Para tirantes que soportan pisos y balcones

33 %

25 % 10 % 20 % 50 %

Las fuerzas laterales sobre las trabes carril de grúas móviles, para tomar en cuenta el movimiento del trole de la grúa, no debe ser menor del 20 % de la suma del peso de la carga que levanta la grúa y del peso del trole, exclusivamente. Debe considerarse tanto en dirección longitudinal como transversal en el tope de la trabe carril, y distribuirse de acuerdo a la rigidez lateral de la estructura que soporta los rieles. Cargas vivas a. Para la aplicación de las cargas vivas unitarias se deben aplicar las siguientes disposiciones: x La carga viva máxima Wm se debe emplear para diseño estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos, así como en el diseño estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales. x La carga instantánea Wa se debe usar para diseño sísmico y por viento y cuando se revisen distribuciones de carga más desfavorables que la uniformemente distribuida sobre toda el área.





x La carga media W se debe emplear en el cálculo de asentamientos diferidos y para el cálculo de flechas diferidas. x Cuando el efecto de la carga viva sea favorable para la estabilidad de la estructura, como en el caso de problemas de flotación, volteo y succión de viento, su intensidad se considera nula sobre toda el área, a menos que pueda justificarse otro valor. x Las cargas vivas uniformes de la tabla 4, se consideran distribuidas sobre el área tributaria de cada elemento, y deben especificarse tomando en cuenta las recomendaciones indicadas.

TABLA 4 CARGAS VIVAS UNITARIAS (kg/m²) Destino de piso o cubierta

W

Wa

Wm

Notas

Habitación (casa-habitación, departamentos, viviendas, dormitorios, cuartos de hotel, internados de escuelas, cuarteles, cárceles, correccionales, hospitales y similares).

70

90

170

(1)

Oficinas, despachos y laboratorios

100

180

250

(2)

Comunicación para peatones (pasillos, escaleras, rampas, vestíbulos y pasajes de acceso libre al público).

40

150

350

(3) (4)

Estadios y lugares de reunión sin asientos individuales

40

350

450

(5)

Otros lugares de reunión (templos, cines, teatros, gimnasios, salones de baile, restaurantes, bibliotecas, aulas, salas de juego y similares)

40

250

350

(5)

0.8 Wm

0.9 Wm

Wm

(6)

Cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 5%

15

70

100

(4) (7)

Cubiertas y azoteas con pendiente mayor de 5%

5

20

40

(4) (7) (8)

Volados en vía pública (marquesinas balcones y similares)

15

70

300

Garages y estacionamientos exclusivamente)

40

100

250

Comercios, fábricas y bodegas

(para

automóviles

(9)

Notas de la tabla de cargas vivas unitarias (1) Para elementos con área tributaria mayor de 36 m2, Wm puede reducirse, tomándola igual a 100 420 A (donde A es el área tributaria en m2). Cuando sea más desfavorable se debe considerar en lugar de Wm, una carga de 500 kg. aplicada sobre un área de 50 x 50 cm en la posición más crítica. Para sistemas de piso ligeros con cubierta rigidizante, se debe aplicar en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable, una carga concentrada de 250 kg para el diseño de los elementos de soporte y de 100 kg para el diseño de la cubierta, en ambos casos ubicadas en la posición más desfavorable. Se consideran sistemas de piso ligeros aquellos formados por tres o más miembros aproximadamente paralelos y separados entre sí no más de 80 cm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien clavadas u otro material que proporcione una rigidez equivalente. (2) Para elementos con área tributaria mayor de 36 m2, Wm puede reducirse, tomándola igual a

180 420

A

(donde A es el área tributaria, en m2: Cuando sea más desfavorable se debe





considerar en lugar de Wm, una carga de 1,000 kg. aplicada sobre un área de 50 x 50 cm en la posición más crítica. Para sistemas de piso ligeros con cubierta rigidizante, definidos como en la nota (1), se debe considerar en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable, una carga concentrada de 500 kg para el diseño de los elementos de soporte y de 150 kg para el diseño de la cubierta, ubicadas en la posición más desfavorable. (3) En áreas de comunicación de casas de habitación y edificios de departamentos se debe considerar la misma carga viva que en el caso a) de la tabla. (4) Para el diseño de los pretiles y barandales en escaleras, rampas, pasillos y balcones, se debe fijar una carga por metro lineal no menor de 100 kg/m actuando al nivel de pasamanos y en la dirección más desfavorable. (5) En estos casos debe prestarse particular atención a la revisión de los estados límite de servicio relativos a vibraciones. (6) Atendiendo al destino del piso se debe determinar, la carga unitaria, Wm, que no debe ser inferior a 350 kg/ m2 y debe especificarse en los planos estructurales y en placas colocadas en lugares fácilmente visibles de la edificación. (7) Las cargas vivas especificadas para cubiertas y azoteas no incluyen las cargas producidas por equipos u objetos pesados que puedan apoyarse en o colgarse del techo. Estas cargas deben preverse por separado y especificarse en los planos estructurales. Adicionalmente, los elementos de las cubiertas y azoteas deben revisarse con una carga concentrada de 100 kg en la posición más crítica. (8) Además, en el fondo de los valles de techos inclinados se debe considerar una carga, debida al granizo, de 30 kg por cada metro cuadrado de proyección horizontal del techo que desagüe hacia el valle. Esta carga se debe considerar como una acción accidental para fines de revisión de la seguridad y se le deben aplicar los factores de carga correspondientes. (9) Más una concentración de 1,500 kg en el lugar más desfavorable del miembro estructural de que se trate. b. Durante el proceso de edificación deben considerarse las cargas vivas transitorias que puedan producirse; éstas deben incluir el peso de los materiales que se almacenen temporalmente, el de los vehículos y equipo, el de colado de plantas superiores que se apoyen en la planta que se analiza y del personal necesario, no siendo este último peso menor de 150 kg/m². Se debe considerar, además, una concentración de 150 kg. en el lugar más desfavorable. 7.1.8

Acciones dinámicas debidas a maquinaria y equipo a. Deben aplicarse las acciones dinámicas que el funcionamiento de maquinaria o equipo induce en las estructuras debido a vibraciones, impactos, frenaje, arranque, corto circuito, etc. b. Las características de dichas acciones dinámicas, en general son especificadas por los fabricantes de la maquinaria o el equipo, o pueden determinarse por medio del análisis de un modelo teórico del conjunto maquinaria-cimentación, o bien experimentalmente. c. El comportamiento de la estructura bajo estas acciones, se debe hacer a través de un análisis dinámico, empleando las acciones dinámicas de la maquinaria o equipo, o por un análisis




estático en el cual las acciones dinámicas se convierten en fuerzas estáticas verticales u horizontales de efecto equivalente, calculadas como porcentajes del peso total de la máquina. 7.1.9

Análisis por sismo El análisis por sismo se debe realizar en base a los parámetros, criterios y procedimientos indicados en la sección C.1.3 Diseño por Sismo, del Manual de Diseño de Obras Civiles (en adelante MDOC) de la Comisión Federal de Electricidad (en adelante CFE), edición 1993, de lo cual se hace hincapié en lo indicado a continuación: a. Las estructuras se deben analizar ante la acción de dos componentes horizontales ortogonales no simultáneas de movimiento del terreno. Para construcciones localizadas en las zonas sísmicas “C” y “D”, se debe considerar adicionalmente la acción de una componente vertical que se debe tomar como 2/3 del mayor componente horizontal. Los efectos correspondientes como elementos mecánicos y desplazamientos se deben determinar para la acción simultánea de efectos gravitacionales, más el 100 % del sismo en la dirección paralela a la de análisis y el 30 % del de los efectos sísmicos de las otras dos componentes, con los signos de combinación que para cada efecto resulten más desfavorables. b. Según sean las características de la estructura de que se trate, podrá analizarse por sismo por medio de tres métodos que son: el método simplificado (aplicable a estructuras regulares con altura no mayor a 13 m), el método estático (aplicable a estructuras que no pasen de 60 m de altura) y el método dinámico (para estructuras con alturas superiores a 60 m). La determinación de las fuerzas sísmicas debe tomar en cuenta la clasificación de las estructuras dentro de los grupos “A”, “B” o “C” en función de la seguridad estructural requerida y en tipos 1 al 10 en función de las características estructurales que influyen en su respuesta sísmica, como se indica en el MDOC de la CFE. c. Las fuerzas sísmicas pueden reducirse tomando en cuenta la ductilidad de la estructura, mediante el empleo del factor de comportamiento sísmico adecuado en función de las características estructurales y del terreno. Los desplazamientos calculados de acuerdo con estos métodos, deben multiplicarse por el factor de comportamiento sísmico que haya sido usado para determinar las fuerzas sísmicas, para obtener los desplazamientos reales de la estructura. d. En el análisis se debe considerar la rigidez de todo elemento, sea estructural o no, que sea significativa. Se deben calcular las fuerzas sísmicas, deformaciones y desplazamientos laterales de la estructura, incluyendo sus giros por torsión y teniendo en cuenta los efectos de flexión de sus elementos y, cuando sean significativos, los de fuerza cortante, fuerza axial y torsión de los elementos, así como los efectos de segundo orden, entendidos éstos como los de las fuerzas gravitacionales actuando en la estructura deformada ante la acción tanto de dichas fuerzas como de las laterales. e. Se debe verificar que la estructura y su cimentación no alcancen ninguno de los estados límite de falla o de servicio indicados a continuación: x Desplazamientos horizontales. La diferencia entre los desplazamientos laterales de pisos consecutivos debidos a las fuerzas cortantes horizontales, calculados con alguno de los métodos de análisis sísmico antes mencionados, no deben exceder a 0.006 veces la diferencia de elevaciones correspondientes, salvo que los elementos incapaces de soportar deformaciones apreciables, como los muros de mampostería, estén separados de la estructura principal de manera que no sufran daños por las deformaciones de ésta. En tal caso, el límite en cuestión debe ser de 0.012. x Rotura de vidrios. En fachadas tanto interiores como exteriores, la colocación de los vidrios en los marcos, o la liga de estos con la estructura, deben ser tales que éstas no afecten a los




vidrios, para lo cual se debe verificar que alrededor de cada tablero de marco o vidrio exista una holgura no menor que el desplazamiento relativo entre los extremos del tablero o marco. x Choques contra estructuras adyacentes. Toda edificación debe separarse de sus linderos con los predios o estructuras vecinas una distancia no menor de 5 cm, ni menor que el desplazamiento horizontal calculado para el nivel de que se trate, aumentado en 0.001, 0.003 ó 0.006 de la altura de dicho nivel sobre el desplante para los terrenos I, II o III, respectivamente. x La separación entre cuerpos de una misma estructura o entre estructuras adyacentes debe ser cuando menos igual a la suma de las que de acuerdo con los párrafos precedentes corresponden a cada uno. f. Tratándose de muros divisorios, de fachada o de colindancia, se deben observar las siguientes reglas: x Los muros que contribuyan a resistir fuerzas laterales deben ligarse adecuadamente a los marcos estructurales o a castillos y dalas en todo el perímetro del muro, su rigidez se debe considerar en el análisis sísmico y se debe verificar su resistencia de acuerdo con las Normas correspondientes. x Los castillos y dalas a su vez deben estar ligados a los marcos. Se debe verificar que las vigas o losas y columnas resistan la fuerza cortante, el momento flexionante, las fuerzas axiales y, en su caso, las torsiones que en ellas induzcan los muros. Se debe verificar, asimismo, que las uniones entre elementos estructurales resistan dichas acciones, y x Cuando los muros no contribuyan a resistir fuerzas laterales, se deben sujetar a la estructura de manera que no restrinjan su deformación en el plano del muro. Preferentemente estos muros deben ser de materiales muy flexibles o débiles. g. Se debe verificar que tanto la estructura como su cimentación resistan las fuerzas cortantes, momentos torsionantes de entrepiso y momentos de volteo inducidos por el sismo combinados con los que correspondan a otras solicitaciones, y afectados del correspondiente factor de carga. h. El análisis sísmico de estructuras ubicadas en terrenos tipo II y III, debe tomar en cuenta la interacción suelo-estructura, aplicando los métodos estático y dinámico junto con las recomendaciones que se indican en la sección 3.6 del MDOC de la CFE. Para este efecto, se debe solicitar, durante la realización de los estudios de mecánica de suelos correspondientes, la definición de los parámetros dinámicos del suelo necesarios para el análisis de interacción sueloestructura. i. El análisis y diseño estructural de estructuras especiales como puentes, tanques, chimeneas, silos, muros de retención y otras que no sean edificios, se debe hacer de acuerdo con las recomendaciones que se indique en el MDOC de la CFE. j. El espectro sísmico a utilizar debe ser el indicado en la tabla 3.1 del MDOC de la CFE, o el que se indique específicamente para el proyecto en las bases de licitación. Para el caso de estructuras del Grupo “A”, el coeficiente sísmico se debe incrementar en un 50 por ciento. 7.1.10 Análisis por Viento El análisis por viento se debe realizar en base a los parámetros, criterios y procedimientos indicados en la sección C.1.4 Diseño por Viento, del Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, edición 1993, considerando un periodo de retorno de 200 años, y





estructuras del Grupo “A”, de lo cual se hace hincapié en lo indicado a continuación: a. Las estructuras se deben analizar suponiendo que el viento puede actuar por lo menos en dos direcciones horizontales perpendiculares e independientes entre si, eligiendo aquellas que representen las condiciones más desfavorables para la estabilidad de la estructura en estudio. b. La determinación de las fuerzas de viento (empujes medios, empujes dinámicos en la dirección del viento, vibraciones transversales al flujo e inestabilidad aerodinámica), debe tomar en cuenta la clasificación de las estructuras en función de: x La seguridad estructural requerida, la cual está asociada con velocidades de viento que tengan probabilidad de ser excedidas, dentro de los grupos “A” (Estructuras que requieren un grado de seguridad elevado), “B” (Estructuras que requieren un grado de seguridad moderado), o “C” (Estructuras que requieren un bajo grado de seguridad). El MDOC de la CFE, indica a detalle los tipos de estructura que se incluyen en cada grupo. x Su respuesta ante la acción del viento en tipo 1 (Estructuras sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento), tipo 2 (Estructuras especialmente sensibles a ráfagas de corta duración que favorecen la ocurrencia de oscilaciones importantes en la dirección del viento), tipo 3 (Estructuras con las características del tipo 2, que presentan oscilaciones importantes transversales al viento provocadas por la aparición de vórtices o remolinos) y tipo 4 (Estructuras que por su forma o por su largo periodo de vibración, presentan problemas aerodinámicos especiales). c. Debe revisarse la seguridad de las construcciones tanto contra el volteo, como contra el deslizamiento, suponiendo nulas todas las cargas vivas que contribuyen a disminuir estos efectos. El factor de seguridad para ambas condiciones debe ser igual a 2.0 para estructuras del Grupo “A” y de 1.5 para estructuras de los Grupos “B” o “C”. d. La evaluación de las fuerzas provocadas por la acción del viento, las cuales dependen de las características de la estructura de que se trate, debe realizarse por medio de tres procedimientos: por medio de un análisis estático cuando se trate de estructuras o elementos estructurales suficientemente rígidos, por medio de un análisis dinámico en caso contrario y por medio de pruebas experimentales de modelos en túneles de viento, para estructuras cuyas características geométricas sean marcadamente diferentes a las de estructuras comunes. e. Para la determinación de las presiones de viento, debe determinarse la velocidad de viento de diseño VD tomando en cuenta los parámetros que afectan la velocidad regional del viento, que son: el factor de topografía FT el cual toma en cuenta el efecto topográfico, y el factor de exposición FD el cual a su vez depende del factor de tamaño FC y del factor de rugosidad y altura Frz. Para el cálculo de la velocidad de diseño y de las presiones sobre las estructuras, ver la sección 4.6 de la Sección de Diseño por Viento del MDOC de la CFE. 7.2 Diseño 7.2.1

Factores de resistencia. a. La resistencia de diseño de un elemento, su conexión con otros elementos, así como su sección transversal, en relación a la flexión, carga axial, cortante y torsión, debe tomarse como la resistencia nominal multiplicada por los factores Ø de reducción indicados a continuación: x Secciones controladas por tensión

0.90





(Aquellas en las que la deformación unitaria neta de tensión en el refuerzo de acero extremo en tensión, es igual o mayor que 0.005, justo cuando el concreto en compresión alcanza su límite de deformación unitaria asumido de 0.003) x Secciones controladas por compresión (Aquellas en las que la deformación unitaria neta de tensión en el acero extremo en tensión, es igual o menor que el limite de deformación unitaria controlada por compresión, cuando el concreto en compresión alcanza su límite de deformación asumido de 0.003. El límite de deformación unitaria controlada por compresión, es la deformación unitaria neta de tensión del refuerzo en las condiciones de deformación unitaria balanceada. Para acero de refuerzo grado 42, y para todos los refuerzos presforzados, se permite fijar el límite de deformación unitaria controlada por compresión en 0.002. Para elementos con refuerzo en espiral

0.75

Para otros elementos reforzados (Pudiendo incrementarse hasta 0.9 como se indica en la sección C.3.2.2 del ACI 318)

0.70

x Cortante y torsión

x Aplastamiento en el concreto (Excepto en zonas para anclaje de postensado) x Zonas de anclaje de postensado

0.85 0.70

0.85

x Elementos presforzados, las secciones en flexión sin carga axial, donde el confinamiento del torón es menor que la longitud de desarrollo Indicada en la sección 12.9.1.1 del ACI 318.

0.85

x Flexión, compresión, cortante y aplastamiento de concreto estructural simple

0.65

b. En estructuras que dependen de marcos especiales con resistencia a momento, o muros especiales de concreto reforzado estructural, para resistir efectos sísmicos, los factores Ø de reducción de resistencia, deben ser modificados como se indica a continuación: x Para cualquier miembro estructural que es diseñado para resistir efectos sísmicos, si su resistencia nominal a cortante es menor que el cortante correspondiente al desarrollo de la resistencia nominal a flexión del miembro.

0.60

x El factor de reducción de resistencia de cortante en diafragmas no debe exceder el factor de reducción de resistencia mínimo para cortante, usado para los elementos verticales del sistema primario de resistencia a fuerzas laterales. x Cortante en juntas y vigas acopladas reforzadas diagonalmente 7.2.2

Deflexiones

0.85





a. Los elementos de concreto reforzado sujetos a flexión, se deben diseñar para tener la rigidez adecuada que limite las deflexiones, o cualquier deformación que afecte adversamente la resistencia o condición de servicio de una estructura. b. El cálculo de deflexiones que ocurran inmediatamente por la aplicación de las cargas, se debe efectuar mediante métodos o formulas comunes para deflexiones elásticas, tomando en consideración los efectos de agrietamiento y del refuerzo en la rigidez del elemento. A menos que los valores de rigidez se obtengan por medio de un análisis más completo, el módulo de elasticidad del concreto se debe calcular como se especifica en la sección 8.5.1, y el momento de inercia efectivo de la sección como se indica en la sección 9.5.2.3 del ACI 318 respectivamente. c. Las dimensiones de elementos de concreto reforzado deben ser tales que las deflexiones que puedan sufrir bajo condiciones de servicio o trabajo se mantenga dentro de los límites prescritos. x Para elementos no presforzados que trabajan en una dirección, deben proporcionarse los peraltes mínimos indicados en la tabla 5.

Tabla 5. Peraltes mínimos de vigas no presforzadas o losas en una dirección Peralte mínimo h Ambos extremos En voladizo continuos Elementos que no soporten o estén ligados a divisiones u otro tipo de elementos susceptibles de dañarse debido a deflexiones grandes.

Elemento

Simplemente apoyadas

Con un extremo continuo

l / 20

l / 24

l / 28

l / 10

l / 16

l / 18.5

l / 21

l/8

Losas macizas en una dirección Vigas o losas nervadas en una dirección

La tabla aplica a elementos de concreto de peso normal y refuerzo grado 42, para otras condiciones deben aplicarse las modificaciones indicadas en la sección 9.5.2.1 del ACI 318. x Para losas sin vigas interiores que trabajan en dos direcciones, deben proporcionarse los peraltes mínimos indicados en la tabla 6.

Tabla 6 Peralte mínimo de losas sin vigas interiores Sin ábacos * Resistencia a la fluencia fy Kg / cm2 *

*

Tableros exteriores

Con ábacos Tableros interiores

Tableros exteriores

Tableros interiores

Sin vigas de borde

Con vigas de borde **

l / 36

l / 36

l / 40

l / 40

l l / 33

l / 33

l / 33

l / 36

l / 36

l / 31

l / 31

l / 31

l / 34

l / 34

Sin vigas de borde

Con vigas de borde **

2800

l / 33

l l / 36

4200

l / 30

5250

l / 28

Para valores de resistencia a la fluencia del refuerzo entre los valores de la tabla, el peralte mínimo se debe obtener por interpolación.





**

Losas con vigas entre las columnas a lo largo de los bordes exteriores. El valor de D (relación de la rigidez a la flexión) para la viga de borde no debe ser menor de 0.8.

l

Es la longitud del claro en la dirección larga.

d. Las deflexiones máximas permisibles, no deben exceder de los valores indicados en la tabla 7, o los de la Norma ISO 4356 (está última se debe aplicar sólo para edificios de oficinas, baños y vestidores, laboratorios y edificios que no sean de proceso). Tabla 7 Deflexiones máximas permisibles calculadas Tipo de elemento Azoteas planas que no soporten ni estén ligadas a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes. Entrepisos que no soporten ni estén ligados a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes. Sistema de entrepiso o azotea que soporte o esté ligado a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes. Sistema de entrepiso o azotea que soporte o esté ligado a elementos no estructurales no susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes.

7.2.3

Deflexión considerada

Límite de deflexión

Deflexión instantánea debida a la carga viva, L

l

Deflexión instantánea debida a la carga viva, L

l

La parte de la deflexión total que ocurre después de la unión de los elementos no estructurales (la suma de la deflexión a largo plazo debida a todas las cargas permanentes, y la deflexión inmediata debida a cualquier carga viva adicional)**

l

180

*

360

480

***

l

240 ****

*

Este límite no tiene por objeto considerar el estancamiento de agua, el cual se debe verificar con cálculos de deflexiones adicionales debidas al agua estancada, y considerando los efectos a largo plazo de todas las cargas permanentes, la contraflecha, y las tolerancias de construcción y la confiabilidad en las medidas tomadas en el drenaje.

**

Las deflexiones a largo plazo deben determinarse de acuerdo con lo indicado en las secciones 9.5.2.5 o la 9.5.4.3 del ACI 318.

***

Este límite se puede exceder si se toman medidas adecuadas para prevenir daños en elementos apoyados o unidos.

****

Pero no mayor que la tolerancia establecida para los elementos no estructurales. Este límite se puede exceder si se proporciona una contraflecha de modo que la deflexión total menos la contraflecha no exceda dicho límite.

Cargas axiales y de flexión a. Suposiciones de diseño. x El diseño por resistencia de elementos sujetos a flexión y carga axial, se basa en las suposiciones indicadas a continuación, debiendo satisfacer las condiciones aplicables de equilibrio estático y de compatibilidad de deformaciones. El equilibrio entre las fuerzas de compresión y de tensión que actúan en la sección transversal debe satisfacerse, así como la compatibilidad entre los esfuerzos y deformaciones. Las deformaciones tanto para el acero de refuerzo como del concreto, se suponen directamente proporcionales a la distancia al eje neutro del elemento, con excepción de elementos de gran peralte sujetos a flexión, donde se






debe considerar una distribución no lineal, y diseñarse como se indica en la sección 10.7 del ACI 318, Elementos de gran peralte sujetos a flexión. x La máxima deformación unitaria utilizable en la fibra extrema sometida a compresión del concreto se supone igual a 0.003. El esfuerzo en el refuerzo cuando sea menor que fy debe tomarse como Es veces la deformación del acero, tomando Es = 2 039 000 kg/cm2. x La resistencia a la tensión del concreto sujeto a flexión (módulo de ruptura), es aproximadamente del 10 al 15 % de la resistencia a la compresión, sin embargo en el diseño por resistencia, la resistencia a la tensión del concreto no se toma en consideración. b. Flexión Biaxial x Las columnas y otros elementos sujetos a momentos en dos direcciones, deben diseñarse para flexión biaxial y carga axial, ya sea por el método de cargas reciprocas (fórmula de Bressler) o por el método de curvas de interacción. c. Refuerzo mínimo y máximo en elementos sujetos a flexión x El refuerzo mínimo de tensión en secciones de concreto reforzado sujetas a flexión, debe ser como se indica en la sección 10.5 del ACI 318, y por lo menos 1/3 mayor que el requerido por el análisis. x Para losas estructurales y zapatas de espesor uniforme, el refuerzo mínimo debe ser el requerido por contracción y temperatura, como se indica a continuación, pero no menor de 0.0014 veces el área de la sección transversal del concreto En losas donde se emplee varilla corrugada grado 28 ó 35

0.0020

En losas donde se emplee varilla corrugada o malla soldada de alambre (corrugado o liso) grado 42

0.0018

En losas donde se utilice acero de refuerzo con una resistencia a la fluencia mayor de 4200 kg/cm2, en cuyo caso su espaciamiento no debe exceder de tres veces el espesor del elemento o de 45 cm.

0.0018 u 4200 fy

x La distribución del acero del acero de refuerzo por flexión en vigas y losas en una dirección, debe ser como se especifica en la sección 10.6 Distribución del acero de refuerzo, del ACI 318. x En elementos sujetos a flexión y flexión con carga axial de compresión, el porcentaje máximo de acero de refuerzo de tensión debe limitarse con el fin de asegurar un nivel de comportamiento dúctil, y no debe exceder del 75 por ciento del correspondiente a la condición de deformación balanceada, la cual ocurre cuando simultáneamente el acero llega a su esfuerzo de fluencia y el concreto alcanza su deformación máxima de 0.003 en compresión. En elementos con acero de compresión el porcentaje máximo de acero de refuerzo de tensión debe ser el correspondiente a la condición de deformación balanceada. d. Elementos sujetos a compresión x Las dimensiones de diseño de la sección transversal de elementos sujetos a compresión, debe ser como se especifica en la sección 10.8 Dimensiones de diseño para elementos sujetos a compresión, del ACI 318.





e. Refuerzo mínimo y máximo en elementos sujetos a compresión. x El área del acero de refuerzo longitudinal de elementos no compuestos sujetos a compresión, no debe ser menor de 0.01 veces, ni mayor de 0.08 veces el área transversal total Ag de la sección. x Para un elemento sujeto a compresión que tenga una sección transversal mayor que la requerida por las condiciones de carga, para efecto de determinar el refuerzo mínimo y la resistencia de diseño, se puede emplear un área efectiva reducida, Ag, no menor de la mitad del área total. Esta disposición no aplica cuando se diseña para regiones con un alto riesgo sísmico. f. Efectos de esbeltez en elementos sujetos a compresión. x El diseño de elementos a compresión, vigas de contención y otros elementos de soporte, se debe basar en las fuerzas factorizadas y en los momentos de un análisis de segundo orden, que tome en cuenta las características no lineales y el agrietamiento de los materiales, así como los efectos de la curvatura del elemento, el desplazamiento lateral, la duración de las cargas, la contracción y flujo plástico, y la interacción con la cimentación. Para que este análisis sea valido, las dimensiones finales de los elementos de la estructura que se analiza no deben variar en más del 10 % de las dimensiones supuestas en el análisis, en caso contrario debe realizarse nuevamente el análisis. x Como alternativa al procedimiento prescrito anteriormente, se puede usar un método de momentos amplificados, en el cual los momentos factorizados en los extremos de la columna MI (el menor de los momentos) y M2 (el mayor de los momentos) calculados mediante un análisis estructural elástico de primer orden, son multiplicados por un “amplificador de momento”, que es una función de la carga axial factorizada Pu, y de la carga crítica de pandeo Pc para la columna. x Las propiedades de la sección a ser consideradas, deben ser determinadas tomando en cuenta la influencia de las cargas axiales, la presencia de zonas agrietadas y los efectos de duración de las cargas. Alternativamente se pueden utilizar propiedades determinadas como se indica en la sección 10.11 Momentos amplificados del ACI 318, x El factor K para el cálculo de la longitud efectiva de pandeo, el cual es función de la rigidez relativa de cada extremo del elemento en compresión, debe tomarse para marcos contraventeados como 1.0, a menos que se demuestre que se puede usar un valor menor, para marcos no contraventeados este factor K, debe ser mayor de 1.0, en ambos casos deben considerarse los valores de I (Momento de inercia de la sección) y E (módulo de elasticidad), indicados en la sección 10.11.1 del ACI 318. x Pueden ignorarse los efectos de esbeltez si:

K lu r d 34 12 M 1 M 2 para marcos contraventeados, y

K lu r 22 para marcos no contraventeados.

El factor K de longitud efectiva de pandeo, puede ser calculado con ayuda de las gráficas de Jackson y Moreland, las cuales permiten una determinación gráfica de K, para columnas de sección constante





x Los momentos MI y M2, de los extremos de la columna, deben amplificarse para marcos contraventeados tomando en cuenta los efectos de curvatura del elemento, como se indica en la sección 10.12.3, y para marcos no contraventeados, como se indica en la sección 10.13.4, del ACI 318. g. Aplastamiento. x La resistencia de diseño al aplastamiento del concreto, no debe ser mayor que 0.85 fć, excepto cuando la superficie que recibe la carga sea mayor que el área de contacto, en cuyo caso la resistencia de diseño puede incrementarse en A2 A1 , pero no mayor de 2.0. Donde A1 es el área de contacto y A2 es el área de la figura de mayor tamaño, determinada como se indica en la sección R10.17 del ACI 318.

Esta disposición no se aplica a los anclajes de postensado. 7.2.4

Cortante y torsión a. Diseño por cortante x La resistencia a cortante del concreto Vc, debe basarse en un esfuerzo cortante promedio sobre toda la sección transversal efectiva bw d de la sección. En miembros sin acero de refuerzo, el cortante debe ser tomado por el concreto, en miembros con refuerzo de cortante, una porción de la resistencia al cortante la proporciona el concreto y la porción restante la proporciona el acero de refuerzo. La resistencia a cortante del concreto es la misma para vigas con y sin refuerzo de cortante. x La resistencia nominal a cortante del concreto Vc, debe ser calculada como se define en las secciones 11.3 Resistencia a cortante proporcionada por el concreto para elementos no presforzados, 11.4 Resistencia a cortante proporcionada por el concreto para elementos presforzados y 11.12 Disposiciones especiales para losas y zapatas, del ACI 318. La resistencia nominal a cortante proporcionada por el acero de refuerzo, debe ser como se define en las secciones 11.5.7 Diseño de refuerzo para cortante, 11.10.9 Diseño de refuerzo para cortante en muros y 11.12 Provisiones especiales para losas y zapatas, del ACI 318. x La resistencia a cortante de vigas de gran peralte, ménsulas, cartelas, muros, losas y zapatas debe basarse en las disposiciones especiales de las secciones 11.8 a la 11.12 del ACI 318. x La resistencia a cortante de elementos de concreto ligero, debe tomar en cuenta las provisiones indicadas en la sección 11.2 Concretos ligero del ACI 318. x Cuando los miembros estén sujetos a cargas axiales de tensión de gran magnitud, el refuerzo de cortante debe ser diseñado para tomar el cortante total. x El refuerzo por cortante debe ser a base de: estribos perpendiculares al eje del elemento, malla electrosoldada con alambres dispuestos en forma perpendicular al eje del elemento, así como espirales, estribos circulares y anillos. También se permite el uso de estribos inclinados que formen un ángulo de 45º o mayor con respecto al acero longitudinal de flexión. x La resistencia de diseño del acero de refuerzo de los estribos, no debe exceder de 4200 kg/cm2 para varillas, ni de 5600 kg/cm2 para malla electrosoldada. x El espaciamiento por cortante no debe exceder de d/2 para elementos de concreto no presforzado, ni de 0.75 h para elementos de concreto presforzado, ni de 60 cm. Cuando la




resistencia nominal proporcionada por el acero de refuerzo Vs excede de 0.33

f ć bW d , el

máximo espaciamiento debe reducirse a la mitad de lo especificado en este párrafo. x Debe proveerse un área mínima de acero de refuerzo por cortante en todo elemento de concreto reforzado sujeto a flexión (presforzado y no presforzado), cuando la fuerza de cortante factorizada Vu, excede de ½ de la resistencia a cortante Ø Vc proporcionada por el concreto, excepto para: Losas y zapatas Losas nervadas de concreto y Vigas con peralte no mayor de 25 cm, 2 ½ veces el espesor del patín o la mitad del ancho del alma, el que sea mayor. b. Diseño por torsión. x El diseño por torsión está basado en la analogía de una armadura espacial de un tubo de pared delgada, en la que una vez que la viga de concreto se ha agrietado por torsión, su resistencia a torsión es proporcionada principalmente por estribos cerrados y varillas longitudinales colocadas cerca de la superficie del elemento. x La determinación de los momentos torsionales factorizados Tu, tanto para elementos presforzados como no presforzados, debe hacerse con las consideraciones indicadas en la sección 11.6.2 Cálculo del momento Torsional factorizado Tu, del ACI 318. x La resistencia al momento torsionante, depende de las dimensiones de la sección transversal, a partir de las cuales se proporcionara el refuerzo transversal por torsión y el refuerzo longitudinal adicional para torsión, los cuales se deben determinar de acuerdo con las recomendaciones indicadas en la sección 11.6.3 Resistencia al Momento torsionante. x El acero por torsión debe ser adicional al requerido por cortante, momento y carga axial que actúan en combinación con el momento torsionante. x El refuerzo por torsión debe consistir de varillas o cables longitudinales, y uno a más de los siguientes: estribos o anillos cerrados perpendiculares al eje del elemento, ó una jaula cerrada de malla electrosoldada con alambres transversales perpendiculares al eje del elemento, y en vigas no presforzadas, refuerzo en espiral. x El refuerzo transversal de torsión debe estar anclado por medio de ganchos estándar a 135º alrededor de una varilla de acero longitudinal, el refuerzo longitudinal de torsión debe desarrollar su resistencia en ambos extremos del elemento. x Si un elemento está sujeto a un momento torsionante factorizado Tu, mayor que el resistente, debe proveerse acero por torsión. El área de refuerzo mínimo para torsión debe ser calculado con las expresiones indicadas en la sección 11.6.5 Refuerzo Mínimo para Torsión del ACI 318, y no debe ser menor de 0.35 bw s / f yv , para la combinación de cortante y torsión. Donde: bw es el ancho de la sección, s es la separación del refuerzo de torsión o cortante y fyv es la resistencia a la fluencia del refuerzo de torsión. x La separación del refuerzo transversal de torsión no debe exceder el menor valor entre ph / 8 y 30 cm, siendo ph, el perímetro a líneas de centro del refuerzo cerrado transversal de torsión. El refuerzo longitudinal por torsión debe ser distribuido en todo el perímetro y por dentro de los estribos cerrados, con una separación máxima de 30 cm, debiendo haber al menos una varilla





longitudinal o cable en cada esquina de los estribos, cuyo diámetro sea al menos de 0.042 veces el espaciamiento de los estribos, pero no menor que una varilla del número 3. c. Cortante por fricción x Cuando se espera que se producirá un agrietamiento a lo largo de un plano de cortante, debe proporcionarse acero de refuerzo de cortante por fricción, el cual debe ser colocado a lo largo del plano de cortante y ser anclado apropiadamente para desarrollar la resistencia a la fluencia especificada en ambos lados, mediante anclajes, ganchos o soldado a dispositivos especiales. x El análisis y diseño del cortante por fricción, debe realizarse de acuerdo a lo indicado en la sección 11.7 Cortante por fricción, del ACI 318. d. Disposiciones especiales para losas y zapatas x La resistencia al cortante de losas y zapatas, en la cercanía de las columnas, de las cargas concentradas o de las reacciones, está regida por la más severa de las siguientes dos condiciones: La acción de viga, donde cada una de las secciones críticas se extienden en un plano a través del ancho total. La acción en dos direcciones, en donde cada una de las secciones críticas, deben estar localizadas de modo que su perímetro bo, es un mínimo, pero no necesita estar más cercano de d/2 de: Los bordes de las esquinas de las columnas, cargas concentradas ó áreas de reacción, o de los cambios de peralte de la losa., tales como capiteles ó ábacos. x Para losas o zapata con acción en dos direcciones, el diseño debe estar de acuerdo con las recomendaciones de la sección 11.12 Disposiciones especiales para losas y zapatas del ACI 318. 7.2.5

Longitudes de desarrollo y traslapes del acero de refuerzo a. Longitud de desarrollo x La longitud de desarrollo o anclaje de varillas de refuerzo, debe desarrollarse en ambos lados de los puntos de esfuerzo máximo de una sección, mediante una longitud de anclaje, gancho o dispositivo mecánico, o una combinación de ambos. x La longitud de anclaje debe calcularse como se indica en las secciones 12.2 a 12.13 del ACI 318, para varillas corrugadas y alambre corrugado sujeto a tensión o compresión, para varillas en paquete, para ganchos estándar en tensión, para anclaje mecánico, para malla con alambre corrugado o liso sujeta a tensión, para torones de presfuerzo, así como para acero de refuerzo para momento positivo y negativo. b. Traslapes Los traslapes del acero de refuerzo deben ser como se indica en las secciones 12.14 a 12.19 del ACI 318, tomando en cuenta que: x Sólo se deben hacer traslapes en el acero de refuerzo cuando así lo requieran o permitan los planos de diseño o las especificaciones.






x No deben traslaparse varillas mayores del # 11.

x Los traslapes de paquetes de varillas, deben basarse en la longitud de traslape requerida para las varillas individuales dentro de cada paquete, aumentada en un 20 % para paquetes de tres varillas y en un 33 % para paquetes de cuatro varillas. x Los empalmes deben estar escalonados cuando menos 60 cm, de tal manera que desarrollen en cada sección, por lo menos dos veces la fuerza de tensión calculada en esa sección, pero no menos de 1400 kg/cm2 para el área total de refuerzo proporcionado. x Deben evitarse empalmes en las secciones de máximo esfuerzo de tensión. La longitud mínima de traslape depende del tipo de traslape seleccionado (A o B). x Cuando el uso de traslapes ocasione congestionamiento, problemas de colocación en la obra, o problemas de detallado, pueden usarse empalmes soldados o con uniones mecánicas, los cuales deben desarrollar por lo menos, un 125 % de la resistencia especificada a la fluencia fy de la varilla. Se tienen tres tipos de conexiones mecánicas: Conexiones sujetas sólo a compresión, conexiones sujetas sólo a tensión y conexiones sujetas a tensión y compresión. Debe seleccionarse el tipo de conexión en función de las fuerzas actuantes. x Las características de las uniones mecánicas, así como el procedimiento de preparación y colocación, deben cumplir con las recomendaciones del fabricante, en función de el diámetro de las varillas que pueden unir, la resistencia de trabajo de la conexión, la preparación de los extremos de las varillas, la posición de las uniones, el equipo, herramienta y materiales necesarios y el procedimiento de instalación. Las características y usos de los diferentes tipos de conexiones se indican en el ACI 439-3R Mechanical connections of reinforcing bars. x Las características de uniones soldadas de acero de refuerzo, ya sea varilla a varilla o varilla a acero estructural, así como el procedimiento de preparación, procedimiento de soldadura, temperaturas de precalentamiento, tipos de electrodos, esfuerzos admisibles de la soldaduras y las características de la mano de obra requerida, deben ser de acuerdo a las recomendaciones indicadas en el ANSI/AWS D1.4. 7.2.6

Detalles del acero de refuerzo a. Los ganchos estándar para anclaje del acero de refuerzo deben ser con dobleces a 180º y 90º, y dobleces a 90º y 135º para el caso de estribos, las dimensiones y características de los ganchos, así como los diámetros mínimos de doblado, deben ser como se indica en las secciones 7.1 y 7.2 del ACI 318. b. Los recubrimientos mínimos del acero de refuerzo, para concreto no presforzado colado en obra, concreto precolado elaborado en condiciones de control en planta y concreto presforzado, deben ser los indicados en la sección 7.7 Protección de concreto para el acero de refuerzo, del ACI 318. c. Los detalles de colocación del acero de refuerzo deben ser como se indica en la sección 7.5 del ACI 318, debiendo cumplir con las tolerancias para el peralte d y para el recubrimiento indicadas a continuación: Tabla 8 Tolerancias en peralte y recubrimiento En el peralte d

En el recubrimiento

d 20 cm

± 1.0 cm

- 1.0 cm

d > 20 cm

± 1.3 cm

- 1.3 cm





7.3 Sistemas o elementos estructurales 7.3.1

Sistemas de losa en dos direcciones a. El diseño de losas reforzadas por flexión en más de una dirección, con o sin vigas entre apoyos, macizas y con huecos o cavidades en dos direcciones, con rellenos permanentes o removibles entre las nervaduras o vigas, debe ser de acuerdo a los lineamientos indicados en el Capítulo 13 del ACI 318. b. Los tableros de las losas están limitados por los ejes de una columna, viga o muro en todos sus lados. c. Las losas se deben dividir para su análisis y diseño en franjas de columna y franjas intermedias, cuyos anchos y características se definen en el capítulo 13 del ACI 318. d. El área del acero de refuerzo en cada dirección debe determinarse a partir de los momentos de las secciones críticas, no siendo menor que el requerido por contracción y temperatura, y debe detallarse como se define en la sección 13.3 del ACI 318. e. Las aberturas de cualquier dimensión pueden utilizarse en sistemas de losas, si por análisis se demuestra que la resistencia de diseño es al menos igual a la resistencia requerida, y que todas las condiciones de servicio, incluyendo los límites específicos para deflexiones se cumplen. f. Un sistema de losa se debe diseñar por medio de cualquier procedimiento que satisfaga las condiciones de equilibrio y que sea geométricamente compatible. El diseño por cargas de gravedad, incluyendo la losa y las vigas (si las hay), entre apoyos y columnas de apoyo, o muros formando marcos ortogonales, puede llevarse a cabo ya sea por el Método Directo de Diseño o por el Método del Marco Equivalente, como se indica en las secciones 13.6 y 13.7 del ACI 318, respectivamente. g. Puede aplicarse el Método de Diseño Directo si se cumplen las siguientes condiciones: x Existe un mínimo de tres claros continuos en cada dirección.

x Los tableros son rectangulares con una relación de claro mayor a menor, no mayor de 2.

x Las longitudes sucesivas de los claros, centro a centro de los apoyos en ambas direcciones, no difieren del claro mayor en más de un tercio. x Las columnas no deben estar desalineadas en más del 10 % del claro, en la dirección del desalineamiento. x Todas las cargas deben ser únicamente gravitacionales, estar distribuidas de manera uniforme en todo el tablero, y la carga viva no debe exceder de 2 veces la carga muerta. h. El diseño de un sistema de losas por medio del Método del Marco Equivalente, se basa en las siguientes condiciones: x Se considera que la estructura está constituida por marcos equivalentes sobre los ejes de columnas, tanto longitudinal como transversalmente.





x Cada marco debe consistir de una hilera de columnas o apoyos y franjas de viga-losa, limitadas lateralmente por el eje central del tablero a cada lado del eje de las columnas o apoyos. x Debe suponerse que las columnas o apoyos están unidos a las franjas de viga-losa, por elementos sujetos a torsión, transversales a la dirección del claro para el cual se están determinando los momentos y extendiéndose hasta los ejes centrales de los tableros adyacentes a cada lado de la columna. x Los marcos adyacentes y paralelos a un borde están limitados por dicho borde y el eje central del tablero adyacente. 7.3.2

Muros a. El diseño de muros sujetos a carga axial, con o sin flexión, debe ser de acuerdo a los lineamientos indicados en el Capítulo 14 del ACI 318. b. A menos que se demuestre lo contrario mediante un análisis detallado, la longitud horizontal de un muro que se considera efectiva para cada carga concentrada, no debe exceder de la distancia centro a centro entre cargas, ni del ancho del apoyo más cuatro veces el espesor del muro. c. Los muros deben anclarse a los elementos que los interceptan como pisos o techos, o a columnas, pilastras, contrafuertes, de otos muros, y zapatas. d. La transferencia de fuerzas a la zapata en la base del muro debe hacerse de acuerdo con la sección 15.8 del ACI 318. e. El refuerzo mínimo vertical y horizontal debe ser como se indica a continuación, a menos que se requiera una cantidad mayor por cortante como se indica en la sección 11.10 del ACI 318: x La relación mínima del área de acero vertical al área total del concreto debe ser: 0.0012 para varillas corrugadas no mayores del # 5 con fy no menor de 4200 kg/cm2. 0.0015 Para otras varillas corrugadas 0.0012 Para malla de alambre soldado (liso o corrugado) x La relación mínima del área de acero horizontal al área total del concreto debe ser: 0.0020 para varillas corrugadas no mayores del # 5 con fy no menor de 4200 kg/cm2. 0.0025 Para otras varillas corrugadas 0.0020 Para malla de alambre soldado (liso o corrugado) f. Los muros sujetos a carga axial o combinación de cargas axiales y de flexión, deben diseñarse como elementos a compresión de acuerdo con las disposiciones de la Sección 14.4 del ACI 318, o por el método empírico de diseño si se cumplen las condiciones indicadas en la Sección 14.5 del ACI 318. g. Los muros diseñados como vigas de rigidez deber tener acero de refuerzo superior e inferior, para resistir momento, de acuerdo con la Sección 7.2.3. El diseño por cortante debe cumplir con los requisitos de la Sección 7.2.4 de esta especificación.


7.3.3



Zapatas a. El diseño de zapatas aisladas, y losas de cimentación (cuando sean aplicables), debe ser de acuerdo a los lineamientos indicados en el Capítulo 15 del ACI 318. b. Las zapatas se deben dimensionar para resistir las cargas factorizadas y las reacciones inducidas. c. El área de la base de la zapata o el número y distribución de los pilotes se debe determinar a partir de las fuerzas y momentos no factorizados transmitidos al suelo o a los pilotes a través de la zapata. La capacidad de carga admisible del suelo o de los pilotes debe ser la que se indique en el estudio de Mecánica de Suelos realizado para el proyecto en cuestión. d. Los momentos de diseño de una zapata de determinan haciendo pasar un plano vertical a través de la zapata, calculando el momento de las fuerzas que actúan sobre el área total de la zapata que quede a un lado de dicho plano vertical. Los momentos máximos factorizados, se calculan en las secciones criticas indicadas a continuación: x En el paño de la columna, dado o muro, para zapatas que soporten una columna, dado o muro de concreto. x En el punto medio entre el eje central y el borde del muro, para zapatas que soporten muros de mampostería. x En el punto medio entre el paño de la columna y el borde de la placa base de acero, para zapatas que soporten una columna con placa base de acero. e. La localización de las secciones críticas para cortante deben ser como se indica en el Capítulo 11 del ACI 318 y se deben medir desde el paño de la columna, dado o muro o a partir del punto medio entre el paño de la columna y el borde de la placa base de acero; para zapatas que soporten una columna con placa base de acero, en el punto medio entre el paño de la columna y el borde de la placa base. f. La transmisión de fuerzas y momentos en la base de columnas, muros o dados, se debe efectuar al dado de apoyo ó a la zapata, a través del concreto y mediante el acero de refuerzo, anclas y conectores mecánicos. g. El peralte de las zapatas arriba del acero de refuerzo inferior, no debe ser menor de 15 cm para zapatas apoyadas sobre el terreno, ni menor de 30 cm para zapatas apoyadas sobre pilotes.

7.3.4

Concreto precolado a. El diseño de elementos precolados de concreto y sus conexiones, debe realizarse de acuerdo con las indicaciones del Capitulo 16 del ACI 318. b. El diseño de estos elementos debe tomar en cuenta todas las condiciones de carga y restricciones, desde la fabricación inicial hasta su colocación en la estructura, tomando en cuenta las fuerzas y deformaciones que puedan ocurrir en las estructuras de las cuales formen parte.

7.3.5

Concreto presforzado a. El diseño de elementos de concreto presforzados con alambre, torones o varillas, debe realizarse de acuerdo con las indicaciones del Capitulo 18 del ACI 318.





b. El diseño de los elementos presforzados debe basarse en la resistencia y comportamiento para condiciones de servicio, durante todas las etapas de carga que sean críticas durante la vida de la estructura, desde el momento en que el presforzado se aplique por primera vez. c. Deben tomarse en cuenta los efectos sobre la construcción adyacente producidos por deformaciones plásticas, elásticas, deflexiones, cambios de longitud y rotaciones provocadas por el presfuerzo, así como los efectos por temperatura y contracción. d. El diseño por resistencia de elementos presforzados para cargas axiales y de flexión se debe basar en los lineamientos de la sección 7.2.3 de esta especificación. e. Los esfuerzos permisibles en el concreto inmediatamente después de la transferencia del presfuerzo (antes de las perdidas del presfuerzo), los esfuerzos permisibles en los cables de presfuerzo, así como las perdidas del presfuerzo, deben ser como se indica en las secciones 18.4, 18.5 y 18.6 del ACI 318 respectivamente. 7.3.6

Disposiciones especiales para el diseño sísmico a. Los requisitos especiales para el diseño y construcción de elementos de concreto reforzado, en los que las fuerzas de diseño relacionadas con movimientos sísmicos, han sido determinadas con base en la disipación de energía en el rango no lineal de respuesta, se indican en el Capítulo 21 del ACI 318. b. En regiones de riesgo sísmico bajo o para estructuras a las que se les asigne un comportamiento sísmico bajo, deben aplicarse las disposiciones de los Capítulos 1 a 18 y del 22 del ACI 318, con excepción de las modificaciones provistas por el Capítulo 21. Cuando las fuerzas sísmicas de diseño sean calculadas usando provisiones para sistemas de concreto intermedios o especiales, deben satisfacerse los requerimientos del Capítulo 21 del ACI 318, en lo que sea aplicable. c. En regiones de riesgo sísmico moderado donde a las estructuras se les asigne un comportamiento sísmico intermedio, marcos de momento intermedios o especiales, ó muros estructurales ordinarios, intermedios o especiales, deben ser usados para resistir las fuerzas inducidas por los movimientos sísmicos. Cuando las fuerzas sísmicas de diseño sean calculadas usando las provisiones para sistemas especiales de concreto, deben ser satisfechos los requerimientos para sistemas especiales del Capítulo 21 del ACI 318, según apliquen. d. En regiones de alto riesgo sísmico donde a las estructuras se les asigne un comportamiento sísmico alto, se deben usar marcos especiales de momento, o muros estructurales especiales, así como diafragmas y armaduras que cumplan con las secciones 21.2 a 21.10 del ACI 318, para resistir las fuerzas inducidas por movimientos sísmicos. Los miembros de marcos no diseñados para resistir fuerzas sísmicas, deben cumplir con los requerimientos de la Sección 21.11 del ACI 318.

7.4 Materiales 7.4.1.

Concreto a. El concreto empleado para fines estructurales, debe tener un peso volumétrico en estado fresco superior a 2.2 ton/m3 y una resistencia especificada f’c igual o mayor a 250 kg/cm2, de acuerdo a la normas NMX-C-155-ONNCCE-2004, NMX-C-403-ONNCCE-1999 y NMX-C-414-ONNCCE2004. b. En la fabricación de los concretos, se puede emplear cualquier tipo de cemento Pórtland que cumpla con la finalidad y características de la estructura y el ambiente de la zona.


7.4.2.



Agregados Los agregados deben cumplir con lo indicado en las normas NMX-C-111-ONNCCE-2004 y NMX-C299-1987.

7.4.3.

Agua El agua para elaborar el concreto debe estar limpia y cumplir con los requisitos de la norma NMX-C122-ONNCCE-2004.

7.4.4.

Aditivos Si es requerido el uso de aditivos, estos deben cumplir con lo indicado en la normas NMX-C-1171978, NMX-C-140-1978, NMX-C-200-1978 y NMX-C-255-1988.

7.4.5.

Acero de refuerzo El acero de refuerzo debe consistir de varillas corrugadas con resistencia a la fluencia fy no menor de 4200 kg/cm² de acuerdo con la normas NMX-B-294-1986 y NMX-C-407-ONNCCE-2001, y malla electrosoldada fabricada con varillas de acero redondo liso con resistencia a la fluencia fy no menor de 5000 kg/cm², de acuerdo a lo indicado en las normas NMX-B-253-1988 y NMX-B-290-1988.

7.4.6.

Anclas para cimentación El acero de refuerzo empleado en anclas de cimentación, debe cumplir con lo indicado en la norma NMX-B-254-1987 (en las calidades equivalentes a ASTM A 36, ASTM A 307 y ASTM A 193 Gr. B7).

7.5 Construcción La construcción de estructuras de concreto debe realizarse tomando en cuenta los requerimientos indicados a continuación: 7.5.1.

Trazo La ubicación, trazo de ejes y elementos de cimentación deben ser de acuerdo a las indicaciones de los planos de ingeniería de detalle, ubicándolos con referencia a los linderos del terreno, construcciones existentes o mojoneras reconocidas. Las elevaciones de cualquier punto, deben referenciarse a un banco de nivel con cota de elevación bien definida. Tanto el trazo de ejes como las elevaciones, deben efectuarse con aparatos e instrumentos que cumplan con las tolerancias establecidas por el proyecto y las prácticas de ingeniería.

7.5.2.

Excavación a. Las excavaciones para alojar los elementos de cimentación, fosas, registros, trincheras y ductos eléctricos y/o de instrumentación, etc., deben realizarse de acuerdo con las recomendaciones del estudio de mecánica de suelos, las cimentaciones se deben desplantar en terreno natural o como se indique en los planos de ingeniería de detalle. b. La holgura y las tolerancias de la excavación, así como la inclinación de los taludes, debe ser como se indique en el estudio de mecánica de suelos o en los planos de detalle, cuando se requiera por estabilidad de las paredes de la excavación, debe utilizarse ademe, así mismo debe eliminarse el agua de la excavación por bombeo c. Los materiales producto de la excavación se deben emplear para rellenar la misma o se deben





depositar en el lugar que señale PEMEX. 7.5.3.

Relleno a. Previamente a la ejecución del relleno, la excavación debe limpiarse de basura y materia orgánica. b. El material de relleno debe ser compactable, producto de la misma excavación u obtenido de banco, libre de troncos, ramas, basura o material orgánico. c.

7.5.4.

El relleno se debe compactar sin control de laboratorio, en capas de 20 cm de espesor, empleando pisón de mano o compactador mecánico manual.

Plantillas a. Las cimentaciones deben desplantarse sobre plantillas de concreto simple, las cuales se deben construir una vez que se haya realizado la excavación y apisonado el fondo de ésta a fin de facilitar el trazo de centros, los niveles de los elementos y asegurar la colocación del acero de refuerzo en su posición. Las plantillas deben ser de concreto simple con una resistencia fć = 100 Kg/cm² y de 5 cm de espesor. b. Antes de hacer la plantilla, el fondo de la excavación debe estar libre de basura, piedras o cualquier objeto que pueda alterar la calidad, o el acabado del trabajo, y se debe humedecer con agua. c.

7.5.5.

La plantilla se debe realizar a más tardar al día siguiente después de terminar la excavación, para evitar que el terreno sea afectado por el intemperismo.

Habilitado del acero de refuerzo a. Las varillas de refuerzo que se reciben en la obra deben clasificarse por diámetros, almacenarse bajo cobertizos y ser colocadas sobre tarimas o polines para aislarlas del terreno natural y evitar su contaminación. b. Antes de su corte y habilitado se debe examinar que las varillas no estén deformadas por golpes o dañadas por un largo periodo de almacenamiento. c. La superficie debe estar libre de lodo, aceite, pintura u otros materiales que impidan o disminuyan la adherencia del concreto. Se permite la presencia de óxido y escamas ligeras; se consideran como ligeras aquellas que al limpiar la varilla con cepillos de alambre no alteran las dimensiones ni el peso mínimo especificado. d. La separación mínima entre varillas paralelas en un solo lecho, debe ser de un diámetro de las mismas pero no menor de 2.5 cm. e. Para el refuerzo colocado en dos o más lechos, la separación vertical libre entre ellas no debe ser menor que 2.5 cm. f. En columnas, la separación libre entre varillas verticales no debe ser menor de 1.5 veces el diámetro de la varilla, 1.5 veces el tamaño máximo del agregado ó 4 cm. g. El amarre de varillas debe ser con alambre recocido del No. 18. h. Los estribos de trabes y columnas deben formar anillos cerrados normales al refuerzo longitudinal. El diámetro de los estribos debe ser como mínimo de 9.5 mm.




i. La separación de los estribos debe ser como se indique en los planos de detalle, la separación máxima debe ser como se indica en la sección 7.2.4 de esta especificación, la separación mínima debe ser de 5 cm. j. Los recubrimientos mínimos deben ser como se indica en la sección 7.2.6 de esta especificación. k. Los detalles y dimensiones de los empalmes, deben ser como se indique en los planos de proyecto y de acuerdo a lo indicado en los incisos 7.2.5.b Traslapes y 7.2.6 Detalles del acero de refuerzo. l. Paquetes de barras. x Los paquetes deben ser de tres varillas como máximo en trabes y de dos en columnas, sujetos entre sí con alambres del No. 18 y ser alojados en los ángulos de los estribos. x La separación mínima de los paquetes de varillas se determinara a partir de una varilla de diámetro equivalente al área transversal del paquete de varillas. m. Las varillas de acero de refuerzo, no deben calentarse para doblarlas ó hacerles ganchos y no se permite enderezar varillas que previamente hayan sido dobladas. n. No deben soldarse varillas en el doblez ó curva y solo se permite soldar varillas del # 5 y mayores. 7.5.6.

Cimbrado y descimbrado a. El diseño de la cimbra debe cumplir con los requerimientos del ACI 347 “Guía para el diseño y la Construcción de Cimbras”. b. La cimbra debe ser habilitada una vez colocado el acero de refuerzo, debe estar construida de manera que los elementos de concreto queden de las dimensiones y formas que se indican en los planos, alineadas perfectamente y a su elevación exacta. Se debe suministrar el andamiaje necesario para permitir el acceso de material, equipo y personal que colocará el concreto. c. Las cimbras deben ser a prueba de fugas y suficientemente rígidas para no permitir desplazamientos, la superficie de las cimbras debe ser lisa y no tener irregularidades, abolladuras, torceduras o agujeros. d. No se permite el uso de separadores de alambre. Las cimbras deben construirse de manera que puedan ser removidas sin necesidad de martillar ó apalancarse contra el concreto. e. Se deben poner chaflanes en todas las esquinas de la cimbra excepto que se indique lo contrario en los planos de ingeniería de detalle. f. La cimbra se debe diseñar, montar, soportar, contraventear y mantener en su lugar, para que sea capaz de resistir con seguridad todas las cargas verticales y laterales que le sean impuestas, hasta que éstas sean soportadas por los elementos de concreto. g. A menos que se especifique de otra manera en los planos de ingeniería de detalle la cimbra debe construirse de tal manera que las superficies del concreto ya colocado estén de acuerdo con las tolerancias indicadas en la tabla 9, de acuerdo al ACI 117:





Tabla 9 Tolerancias para construcciones de concreto ELEMENTO

TOLERANCIA

Alineamiento vertical: Para alturas hasta 30 m. Variación en el plomo de líneas, superficies y aristas Esquina exterior de columnas de esquina expuestas Para altura mayores de 30 m Variación en el plomo de líneas, superficies y aristas. Esquina exterior de columnas de esquina expuestas

25 mm para la altura total. 13 mm

1/1000 de la altura total pero no mayor a 150 mm 1/2000 de la altura total pero no mayor de 76 mm

Variación en el nivel en losas y vigas.

19 mm para la longitud total.

Para superficies y líneas aparentes

13 mm para la longitud total.

Huecos a través de elementos: Tamaño de la sección transversal del hueco Variación en la localización de líneas de centro de camisas y huecos en pisos y en muros. Variación en la dimensión de la sección transversal de trabes y columnas y espesor de losas y muros (t) t 30 cm 30 cm < t < 90 cm t > 90 cm Zapatas de cimentación: Dimensiones en planta Excentricidad Espesor Escaleras: Diferencia de altura entre peraltes adyacentes Diferencia de ancho entre huellas adyacentes

+ 25 mm - 6 mm 13 mm

+ 10 mm + 13 mm + 25 mm

- 6 mm - 10 mm - 19 mm

+ 50 mm - 13 mm 2 % de la dimensión de la zapata en la dimensión considerada pero no más de 50 mm Decremento 5 % ± 3 mm ± 6 mm

h. Los elementos de concreto se deben descimbrar de manera que no se dañen las superficies de concreto, ni la cimbra, la cual debe limpiarse antes de volverla a usar. i. La cimbra debe presentar una superficie suficientemente uniforme y lisa de acuerdo con el tipo de elemento por colar y dependiendo del acabado que se indique en los planos constructivos, de acuerdo a lo siguiente: x Acabado común. Este tipo de acabado se utiliza en elementos de cimentación, cuando las superficies de concreto vayan a estar cubiertas por un relleno ó cuando se vaya a recibir un recubrimiento. x Acabado aparente. A menos que se indique de otra manera en los planos arquitectónicos, este acabado se utiliza en todos los lugares visibles, el material de la superficie de contacto puede ser madera laminada, piezas de lámina gruesa, duela machimbrada ó cualquier material que dé el acabado deseado. 7.5.7.

Anclas





a. Colocada la cimbra y plomeada se procede a la colocación de anclas en todas aquellas cimentaciones que llevan estructura metálica y/o algún tanque ó equipo anclado y que deben estar indicadas en los planos de ingeniería de detalle. Estas deben ser de acero de acuerdo a la norma ASTM A-307 grado A, ASTM A-36 o ASTM A 193 Gr. B7, las roscas y tuercas deben cumplir con las especificaciones ANSI B.1.1 y ANSI B 18.2.1 respectivamente, las tuercas deben ser de cabeza hexagonal y las dimensiones, diámetros y formas deben apegarse a los planos, se deben colocar con la ayuda de plantillas que garanticen su posición exacta. b. Cuando se presenten interferencias entre las anclas y el acero de refuerzo, debe moverse el acero de refuerzo manteniendo el ancla en la posición indicada en los planos, con las siguientes tolerancias: Tabla 10 Tolerancias para colocación de anclas Dentro del grupo de anclas: ± 3 mm Posición del grupo completo de anclas: ± 6 mm Desplazamiento en el sentido de eje del ancla: ± 10 mm 7.5.8.

Elaboración y colocación del Concreto Los materiales, la elaboración, colocación y curado del concreto, deben cumplir con los requerimientos de la especificación GNT-SNP-C003-2004 Concreto, de PEMEX, y lo indicado a continuación: a. Todo el cemento puede ser objeto de muestreo para pruebas de comprobación ya sea en el molino, en los sitios de carga y descarga ó en la obra, por parte de PEMEX ó por parte del laboratorio de materiales seleccionado; el Contratista y/o el fabricante del concreto deben proporcionar las facilidades necesarias para el muestreo de los materiales. b. Los agregados fino y grueso deben estar de acuerdo a las normas NMX-C-111-ONNCCE-2004 y NMX-C-299-1987. El agregado fino puede ser arena natural, o arena triturada producto de la trituración de grava o piedra, o la combinación de ambas; el agregado grueso puede ser grava natural o triturada, piedra triturada o una combinación de ambas. c. El agua para elaborar el concreto debe estar limpia y cumplir con los requisitos de la norma NMXC-122-ONNCCE-2004 y lo indicado en la sección 7.4.3 de esta especificación. Si el agua contiene sustancias en solución o en suspensión que la enturbien o le produzcan olor o sabor fuera de lo común, no debe emplearse. d. El concreto debe ser fabricado en planta y entregado de acuerdo con la Norma NMX-C-155ONNCCE-2004. La dosificación del concreto se debe hacer por peso y por ningún motivo se aceptará en volumen. e. Una vez salido el concreto de la planta, no se le debe agregar agua, antes de ser colocado se debe realizar la prueba de revenimiento de acuerdo con la norma NMX-C-156-1997-ONNCCE, y a menos que se especifique de otra manera en los planos de diseño, debe fabricarse para que tenga un revenimiento de 10 cm y de 14 cm cuando el concreto se coloque por bombeo, con una tolerancia de ± 2.0 cm. f. Inmediatamente después de su colocación, el concreto debe protegerse del secado prematuro, de las temperaturas extremadamente altas o bajas, del daño mecánico y debe mantenerse con una perdida de humedad mínima a temperatura relativamente constante durante el periodo necesario para la hidratación del cemento y el endurecimiento del concreto.




g. Para aquellas superficies de concreto que no estén en contacto con la cimbra, debe aplicarse uno de los siguientes métodos de curado inmediatamente después de la terminación de la colocación y acabado del mismo: x Rociado continúo.

x Aplicación de telas absorbentes que se deben mantener humedecidas constantemente. x Aplicación de arena que se debe mantener humedecida constantemente.

x Aplicación de otro tipo de cubiertas aceptables que retengan la humedad.

x Aplicación de un compuesto de curado de acuerdo con el NMX-C-081-1981. El compuesto se debe aplicar siguiendo las recomendaciones del fabricante, inmediatamente después de que haya desaparecido cualquier resto de agua que hubiera podido quedar en la superficie del concreto. No se debe usar en ninguna superficie en la que vaya a añadirse más concreto ó algún agente de unión a menos que se demuestre que el compuesto secante no evitará las sucesivas uniones de material, o a menos que se tomen las medidas necesarias para quitarlo completamente de aquellas áreas que recibirán nuevas uniones.

h. La pérdida de humedad de las superficies colocadas contra cimbras de madera o metálicas que estén expuestas al calor del sol, deben minimizarse manteniendo las cimbras húmedas hasta que puedan quitarse con seguridad. Después de la remoción de las cimbras, el concreto debe curarse hasta completar el tiempo señalado en el párrafo siguiente de acuerdo con uno de los métodos señalados en los en inciso “g” antes mencionado. i. El curado del concreto debe continuar al menos durante 7 días, para todos los casos excepto para el concreto de resistencia rápida para el cual el periodo debe ser de al menos 3 días. Alternativamente, si se hacen pruebas sobre cilindros que permanezcan adyacentes a la estructura y que se curen con los mismos métodos, las medidas de retención de humedad pueden finalizar cuando se haya alcanzado el 70 % de la resistencia (fć) especificada a la compresión. j. Las medidas de retención de humedad también pueden finalizarse cuando la temperatura del concreto se mantenga a 100 ºC al menos durante el mismo periodo de tiempo que los cilindros curados en el laboratorio, que sean representativos del concreto que se uso en la obra y hayan alcanzado el 85 % de su f'c indicado en los planos. Si inicialmente se ha usado uno de los procedimientos de curado indicado en el inciso ”g”, puede reemplazarse por alguno de los otros procedimientos de estos puntos, en cualquier tiempo después que el concreto tenga al menos un día, siempre que no se permita que la superficie del mismo se seque durante la transición del cambio de método. 8.

RESPONSABILIDADES El Contratista debe cumplir con todos los requerimientos de esta especificación. En caso de conflicto el Contratista debe solicitar aclaración y aprobación por escrito de PEMEX.

9.

BIBLIOGRAFÍA GNT-SNP-C003-2004 RCDF MDOC CFE

Concreto. Reglamento para las Construcciones del Distrito Federal Manual de Diseño de Obras Civiles de la CFE, Edición 1993. Sección C.1.3 Diseño por Sismo y Sección C.1.4 Diseño por Viento


ACI 117-90 ACI 315-99 ACI 318M (2005) ACI 347-01 ACI 439-3R-91 ANSI/AWS D1.4-98



Standard Specifications for Tolerances for Concrete Construction and Materials. Details and detailing of concrete reinforcement Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. Guide to Formwork for Concrete Mechanical Connections of Reinforcing Bars Structural Welding Code - Steel

Esta especificación cancela y sustituye a las especificaciones de PEMEX indicadas a continuación: 2.131.03 2.131.05 2.207.02 10. ANEXOS No aplica

Diseño de estructuras de concreto – Principios generales Deflexiones permisibles en estructuras de concreto Principios generales de diseño estructural

Gnt-ssnp-c001-2005 (Estructuras y Cimentaciones de Concreto)

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