Universidad Nacional de Ingeniería
Presentación de la Nueva Norma ACI 318‐2014 para el Diseño de Estructuras de Concreto Armado Dr.. Ing. Sebastián A. Delgado Dr Prof. Titular Universidad del Zulia Managua, Mayo de 2015
Contenido • Historia de la norma • Razón y objetivo de los cambios • Organización del ACI 318‐14 – Capítulos generales – Capítulos para sistemas – Capítulos para miembros – Documentos para construcción – Evaluación de estructuras existentes
• Cambios principales
Historia de la norma • 1910 – Primer documento: “Standard Building
Regulations for the Use of Reinforced Concrete” • Hasta 1956 se uso el método de diseño por “Esfuerzos
Permisibles” • La norma trata sobre el comportamiento del concreto
vaciado en sitio • En la edición de 1971 se oficializó el método de diseño
por “Resistencia Última”
Historia de la norma cambios significativos de 1971 • Se oficializa diseño por “Resistencia Última” • Longitud de desarrollo • Resistencia torsional • Diseño y detallado sísmico • Refuerzo para confinamiento • Factores de reducción de resistencia • Anclaje en el concreto
Historia de la norma ACI 318‐63 vs ACI 318‐11
Historia de la norma
Países que se rigen por el ACI 318
Historia de la norma
Países que se rigen por el ACI 318
Vale aclarar que según el RNC‐07…
Vale aclarar que según el RNC‐07…
ACI 318S‐2005
Razón y objetivo de cambios en el ACI 318‐14 • Información para Diseño y detallado de
miembros, estaba diseminada • Existía dificultad de ubicar todos los requisitos de cada miembro estructural • La comunidad deseaba una norma configurada de forma similar a como se diseñan los miembros • Era necesario ordenar la información
Razón y objetivo de cambios en el ACI 318‐14 • Era como buscar una herramienta en un garaje
desordenado
Razón y objetivo de cambios en el ACI 318‐14 Entonces se requería….
El ACI 318‐14
Organización del ACI 318‐14 • 5 Capítulos generales • 4 Capítulos para sistemas • 8 Capítulos para miembros • 3 Capítulos para nodos y conexiones • 5 capítulos para herramientas de diseño • 1 Capítulo para documentos de construcción • 1 Capítulo para evaluación de estructuras
existentes 27 Capítulos en total
Organización del ACI 318‐14
Organización del ACI 318‐14 5 Capítulos Generales • Capítulo 1: General – Alcance, Aplicaciones, Interpretación • Capítulo 2: Notación y Terminología • Capítulo 3: Referencias • Capítulo 19: Propiedades de diseño del concreto (MODIF) • Capítulo 20: Propiedades de diseño del acero (MODIF)
Organización del ACI 318‐14 4 Capítulos para Sistemas • Capítulo 4: Sistemas estructurales (NUEVO) • Capítulo 5: Cargas y sus combinaciones (IGUAL) • Capítulo 6: Análisis estructural (MODIF) • Capítulo 18: Estructuras sismorresistentes (MODIF)
Organización del ACI 318‐14 8 Capítulos para Miembros • Capítulo 7: Losas armadas en una dirección (MODIF) • Capítulo 8: Placas armadas en dos direcciones (MODIF) • Capítulo 9: Vigas (MODIF) • Capítulo 10: Columnas (IGUAL)
Organización del ACI 318‐14 8 Capítulos para Miembros (cont…)
• Capítulo 11: Muros (IGUAL)
• Capítulo 12: Diafragmas (NUEVO) • Capítulo 13: Fundaciones (Superficiales y Profundas) • Capítulo 10: Estructuras de concreto simple (MODIF)
Organización del ACI 318‐14 3 Capítulos para Nodos y Conexiones • Capítulo 15: Nodos Viga‐Columna y Losa‐Columna (IGUAL) • Capítulo 16: Conexiones entre miembros (MODIF) • Capítulo 17: Anclaje en el concreto
(IGUAL)
Organización del ACI 318‐14 5 Capítulos para Herramientas de Diseño • Capítulo 21: Factores de reducción de resistencia (IGUAL) • Capítulo 22: Resistencia de secciones (IGUAL) • Capítulo 23: Método del tensor y el puntal (IGUAL) • Capítulo 24: Requisitos de servicio (IGUAL) • Capítulo25: Detallado del refuerzo (MODIF)
Organización del ACI 318‐14 1 Capítulo para Documentos de Construcción • En el ACI 318‐11 los requerimientos de construcción se
ubican con los requisitos de diseño • En el ACI 318‐14 todos los requerimientos de
construcción están en este capítulo
Organización del ACI 318‐14 1 Capítulo para Evaluación de Estructuras Existentes
Capítulo 27: En el ACI 318‐14, los requerimientos para la evaluación de la resistencia de estructuras existentes son los mismos que en el ACI 318‐11
Cambios principales ACI 318‐14
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 1: General
Se agregó una nueva sección de INTERPRETACIÓN (1.5), para ayudar al usuario a entender el lenguaje de la Norma
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 2: Notación y Terminología
Se agregaron nuevas notaciones y nuevas definiciones Ejemplo K f : factor por resistencia del concreto K n: factor por confinamiento efectivo
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 3: Referencias
Se listan las referencias a documentos de AASHTO ACI ASCE ASTM AWS
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 4: Requerimientos de Sistemas Estructurales
Este es un capítulo nuevo, que contiene los requerimientos mínimos de; materiales, transferencia de cargas, análisis, resistencia de miembros y del sistema como un todo, servicio, durabilidad, integridad estructural y resistencia al fuego que deben cumplir los sistemas estructurales
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 5: Cargas
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 6: Análisis Estructural
Se reorganizó la información previa disponible con el objeto de obtener mayor claridad Se incluye una nueva provisión con los requisitos mínimos para la realización de un análisis por elementos finitos aceptable (6.9)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 7: Losas armadas en una dirección
Se aclara el requisito de preesfuerzo mínimo por retracción y temperatura en losas postensadas (7.6.4.2)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 8: Placas armadas en dos direcciones
Se agrega el requisito de acero de refuerzo mínimo en placas armadas en dos direcciones con tendones adheridos (8.6.2)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 9: Vigas
Se agrega un procedimiento de diseño alterno para vigas prefabricadas de tipo spandrel (9.5.4.6 y 9.5.4.7)
Cambios principales ACI 318‐14 Organización típica de capítulos de miembros Capítulo 9: Vigas
Capítulo 10: Columnas
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Cambios principales ACI 318‐14 Organización típica de capítulos de miembros Capítulo 9: Vigas
Capítulo 10: Columnas
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Cambios principales ACI 318‐14 Miembros Capítulo 9:
Vigas
Herramientas Capítulo 22:
Resistencia de secciones
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulos de miembros Capítulo 9: Vigas
Capítulo 10: Columnas
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Alcance General Límites de diseño Resistencia requerida Resistencia de diseño Límites de refuerzo Detallado del refuerzo
Cambios principales Diferencia entre viga de concreto armado y pretensada en el ACI 318‐14 Capítulo 9
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 10: Columnas
La información contenida en este capítulo es la misma que se incluye en el ACI 318 11, pero en esta última estaba regada en varios capítulos
En el ACI 318‐11
En el ACI 318‐14
Cambios principales ACII 318‐14 AC Capítulo 11: Muros
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que misma que se incluye en el ACI el ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 12: Diafragmas
Este es un capítulo nuevo, que contiene los requerimientos mínimos sobre fuerzas a considerar, límites de diseño, resistencia requerida y detallado de refuerzo de los diafragmas
Cambios principales ACI 318‐14
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 13: Fundaciones
Los mismos requerimientos del ACI 318‐11 ahora son caracterizados de forma específica como fundaciones superficiales (13.3) y fundaciones profundas (13.4)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 14: Concreto simple
Se corrige la ecuación para el cálculo de la resistencia nominal axial de miembros de concreto simple (14.5.3.1)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 15: Nodos viga‐columna / losa‐columna
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 16: Conexiones entre miembros
Se consolida en este capítulo los requisitos para el diseño de las conexiones entre miembros prefabricados (16.2) y se aclara lo correspondientes a la conexión de elementos prefabricados a la fundación (16.3)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 17: Anclajes en concreto
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el apéndice “D” del ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14
18
Cambios principales ACI 318‐14
18
Cambios principales ACI 318‐14
Configuración del capítulo 18
ordinario
intermedio
ND1
ND2
especial
ND3
Cambios principales ACI 318‐14
Configuración del capítulo 18
ordinario
intermedio
ND1
ND2
especial
ND3
Cambios principales ACI 318‐14
Configuración del capítulo 18
ordinario
intermedio
ND1
ND2
especial
ND3
En ND3 la cantidad de acero para confinamiento ahora depende de la intensidad de carga axial
nl = es el número de barras
longitudinales soportadas lateralmente por la esquina de una ligadura
En ND3 la cantidad de acero para confinamiento ahora depende de la intensidad de carga axial
nl = es el número de barras
longitudinales soportadas lateralmente por la esquina de una ligadura
En ND3 la cantidad de acero para confinamiento ahora depende de la intensidad de carga axial
nl = es el número de barras
longitudinales soportadas lateralmente por la esquina de una ligadura
Existe congruencia con el método propuesto por Delgado en 2013
Método de Diseño por Control de Daño (Delgado 2013) 1. Calcular Tmax (rigidez) 2. Dimensionar vigas para cargas gravitacionales (resistencia) 3. Dimensionar columnas para que T ~ Tmax 4. De ser necesario aumentar columnas para P/(fc Ag) < 0.20 (ductilidad) 5. Determinar el armado solamente por cargas gravitacionales 6. Aplicar detallado ductil ND3 o SMF (ductilidad)
Existe congruencia con el método propuesto por Delgado en 2013
Método de Diseño por Control de Daño (Delgado 2013) 1. Calcular Tmax (rigidez) 2. Dimensionar vigas para cargas gravitacionales (resistencia) 3. Dimensionar columnas para que T ~ Tmax 4. De ser necesario aumentar columnas para P/(fc Ag) < 0.20 (ductilidad) 5. Determinar el armado solamente por cargas gravitacionales 6. Aplicar detallado ductil ND3 o SMF (ductilidad)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 18: Estructuras sismorresistentes
Las vigas con carga axial superior a Ag f’ c/10 deben tener acero por confinamiento como columna (18.6.4.7)
Cuantificación del incremento de acero por confinamiento Se diseñaron 6 edificios Zona 3 con A=0.2g
4, 8 y 12 pisos
Zona 7 con A=0.4g
4, 8 y 12 pisos
Los resultados que se muestran a continuación indican incrementos entre el 40% y el 80%
Acero requerido para Confinamiento Comparación de Ash/s para 8PZ3P0.4
Comparación de Ash/s para 8PZ7P0.4
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
Columna
CASO 4PZ30,40 COVENIN 1753‐2006 ACI 318‐‐ 2014
CENTRAL
0,214
Columna
CASO 4PZ70,40 COVENIN 1753‐2006 ACI 318‐‐ 2014
0,360
CENTRAL
0,195
0,327
BORDE
0,221
0,272
BORDE
0,173
0,284
ESQUINERA
0,234
0,234
ESQUINERA
0,196
0,210
Acero requerido para Confinamiento Comparación de Ash/s para 8PZ3P0.4
Comparación de Ash/s para 8PZ7P0.4
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
CASO 8PZ3P0,4 Columna
COVENIN 1753‐2006
ACI 318‐‐ 2014
Columna
CASO 8PZ70,40 COVENIN 1753‐2006 ACI 318‐‐ 2014
CENTRAL
0,311
0,558
CENTRAL
0,311
0,581
BORDE
0,257
0,393
BORDE
0,257
0,430
ESQUINERA
0,265
0,284
ESQUINERA
0,265
0,337
Acero requerido para Confinamiento Comparación de Ash/s para 12PZ3P0.4
Comparación de Ash/s para 12PZ7P0.4
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
ACI 318‐2011 vs ACI 318‐2014
CASO 12PZ30,40 Columna
COVENIN 1753‐2006
CASO 12PZ70,40 ACI 318‐‐ 2014
Columna
COVENIN 1753‐2006
ACI 318‐‐ 2014
CENTRAL
0,389
0,656
CENTRAL
0,453
0,650
BORDE
0,311
0,504
BORDE
0,363
0,513
ESQUINERA
0,257
0,401
ESQUINERA
0,299
0,470
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 18: Estructuras sismorresistentes
En muros estructurales especiales (con elevada capacidad de disipación de energía) , se modifican los requerimientos para el acero transversal de los elementos de borde, a dichos elementos se les introduce límites para dimensiones y esbeltez (18.10.6.4)
Cambios principales ACI 318‐14
t=15cm
Pandeo global Poco espesor
Cambios principales ACI 318‐14
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 18: Estructuras sismorresistentes
En nodos viga‐columna, si el acero longitudinal de la viga termina en el nodo, se debe garantizar su longitud de desarrollo a tracción, la cual puede ser longitud de desarrollo con gancho estándar a 90 grados (18.8.2.2) (18.8.5.1) Se establecen restricciones para el anclaje de barras con cabeza en el extremo (18.8.5.2)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 19: Requisitos para el diseño y durabilidad del
concreto Se incluyen requisitos actualizados para la resistencia y la relación a/c para garantizar consistencia con los diferentes tipos de ambientes (19.3.2.1) Los tipos de exposición P0 y P1 del ACI 318‐11 se modifican a W0 y W1 en el ACI 318‐14 (19.3.1.1)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 20: propiedades para el acero de refuerzo
Se requiere que el acero ASTM A615 Grado 60 usado en estructuras sismorresistentes, cumpla la misma elongación que el ASTM A706 (20.2.2.4) Se compatibilizan las especificaciones ASTM con ACI para los ensayos de tracción del acero de refuerzo Se define de manera explícita en tablas los límites de cantidad de barras en los miembros
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 21: Factores de reducción de resistencia
Se clarifican los mismos valores de estos factores (21.2.1 y 21.2.2.)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 22: Resistencia de las secciones
Las ecuaciones que definen la resistencia a corte en placas armadas en dos direcciones es expresada en términos de esfuerzos (22.6.5.2) Se clarifica la ubicación de la sección crítica por corte por punzonado (22.6.4)
Cambios principales Esfuerzo por punzonado ACI 318‐14 Capítulo 22 (unidades inglesas)
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 23: Método del tensor y el puntal
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el Apéndice “A” del ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 24: Requisitos de servicio
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el ACI 318 11
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 25: Detallado del refuerzo
Para la barra de 3/8” se ajustó la longitud de la extensión recta del gancho estándar para estribos y ligaduras con el objeto de que coincida con el gancho sísmico (25.3.2) No se permite que los solapes mecánicos o soldados tengan resistencia menor al 125% de la capacidad a fluencia de la barra (25.5.7.1), permitiendo concentrar dichos solapes en una misma ubicación (25.5.7.3)
Cambios principales Separación entre cables en el ACI 318‐11 Ahora en capítulo 25
Cambios principales Separación entre cables en el ACI 318‐14 Capítulo 25
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 26: Documentos de construcción e inspección
En este capítulo se establecen los requerimientos de construcción, los cuales deben ser ubicados en los documentos de construcción anexos al proyecto
Cambios principales ACI 318‐14 Capítulo 27: Evaluación de estructuras existentes
La información contenida en este capítulo es exactamente la misma que se incluye en el ACI 318 11
En resumen… • Los requisitos de diseño para un miembro específico
se ubican dentro de un mismo capítulo • Los requisitos que antes eran genéricos como “miembros a flexión” ahora aplican a miembros específicos (losas, placas, vigas, columnas) • Muchos requisitos que implicaban largos párrafos ahora se plantean como frases cortas • Para diseños usuales el acero de confinamiento resulta entre el 40% y el 80% mayor que la norma previa
En resumen… • Se eliminaron las consideraciones estadísticas para el
proporcionamiento de las mezclas • Se eliminaron los requerimientos para ductos de postensado e inyección de lechada • Se colocó en documento separado del ACI 318 todo lo referente a Cáscaras y Placas • Se eliminaron los Apéndices “B” (Requisitos de diseño alternativo de elementos a flexión y compresión) y “C” (Factores de carga y reducción de capacidad alternativos)
Publicaciones según ACI 318‐14
