El reforzamiento sísmico de los elementos estructurales junto con el mejoramiento de las características de resiliencia del hormigón son parte del nuevo código ACI 318-19
Construcción:
Novedades de ACI 318-19: Requisitos del código de construcción para hormigón estructural
ACI 318-19 incluye disposiciones de código nuevas y actualizadas sobre cizallamiento unidireccional, cizallamiento bidireccional, capacidad de deflexión de la pared de corte, diseño sísmico, hormigón proyectado, cimientos profundos, postensado, prefabricado, durabilidad, hormigón liviano y más.
Es un hecho reconocido que las prácticas de construcción están cambiando a un ritmo rápido. El ACI 318-19, publicado recientemente por el American Concrete Institute: “Requisitos del código de construcción para hormigón estructural” responde a muchos de estos cambios. Con un enfoque en seguridad, economía y sostenibilidad, aborda muchas de las nuevas tecnologías, productos y métodos que se han vuelto comunes en los últimos años.
Diseño sísmico
Las nuevas disposiciones amplifican el diseño de las cizallas de muros prescritas por el código en base a consideraciones de sobre resistencia de flexión de la pared y los efectos de modos de respuesta dinámica más altos: el resultado, en muchos casos, es un aumento sustancial en los diseños de cizallas para algunas paredes. Las fuerzas de corte amplificadas reflejarán mejor las fuerzas de corte más altas que se han visto en edificios diseñados por métodos de análisis dinámico no lineal.
Basado en pruebas de laboratorio, así como en el comportamiento observado de paredes estructurales durante eventos sísmicos, se han incorporado otros cambios al código. Por ejemplo, para mejorar el confinamiento del hormigón y el soporte de la barra longitudinal, ACI 318-19 limita la relación de aspecto de los aros en los elementos delimitadores y requiere que todas las cruces tengan ganchos sísmicos en ambos extremos. Para evitar la fractura frágil de las paredes reforzadas, el código también requiere que algunas paredes satisfagan los requisitos mínimos de refuerzo longitudinal.
Los nuevos estándares ACI (la serie ACI 550) reflejan los cambios realizados en la edición 2016 de ASCE 7, que incorporaron nuevas disposiciones que exigían aumentos significativos en las fuerzas de diseño sísmico para diafragmas prefabricados. Estableció nuevos requisitos para el diseño y el detalle de diafragmas de hormigón prefabricados, en particular las conexiones entre elementos prefabricados. Los documentos y estándares ACI 550 se mencionan en 318-19.
Cimientos profundos
ACI 318-19 intenta eliminar información contradictoria en ACI 318, ASCE 7 e IBC con respecto al diseño de cimientos profundos para estructuras resistentes a terremotos, con el objetivo de tener todo el diseño sísmico pertinente relacionado con el hormigón y las disposiciones detalladas para cimientos profundos contenidos en ACI 318.
Entre otros cambios, se incorporaron nuevas disposiciones sobre pilotes de hormigón prefabricados; ahora se incluyen limitaciones de carga axial para cimientos profundos; y se agregaron requisitos de diseño de resistencia que son consistentes con ACI 543. Este cambio de código permitirá a los diseñadores de miembros de cimientos profundos usar las tensiones permitidas tradicionales que han estado en los códigos generales de construcción durante años o el método de diseño de resistencia utilizando factores de reducción de resistencia que es consistente con el resto de ACI 318-19.
Junta de viga–columna
ACI 318-19 incorpora disposiciones de diseño para resistencia al corte y detalles de refuerzo de juntas de viga-columna de marcos de categoría de diseño sísmico (SDC) A, marcos de momento ordinario, marcos de momento intermedio y marcos que no son parte del sistema de resistencia sísmica en SDC B, C, D, E y F. Además, las disposiciones de diseño existentes para marcos de momentos especiales se ampliaron para incluir la resistencia al corte de las juntas del techo.
El Capítulo 15 ahora requiere considerar la presencia de momentos de apertura y cierre en las esquinas de las esquinas. Esto incluye la transferencia de momentos a través de una sección diagonal a través de una unión de esquina, lo cual es particularmente crítico cuando la unión conecta un miembro en voladizo para el cual no es posible la redistribución de momentos.
Verificación de diseño utilizando análisis de historial de respuesta no lineal
El uso de métodos de análisis dinámico no lineal para el diseño de edificios resistentes a terremotos ha aumentado recientemente, especialmente para el diseño de edificios de gran altura. Para responder a este cambio en la práctica del diseño, ACI 318-19 incluye disposiciones para la aplicación de estos métodos a edificios de hormigón. Las disposiciones están destinadas a ser totalmente compatibles con el Capítulo 16 de ASCE 7-16, que contiene requisitos sobre riesgo sísmico, selección de movimientos de tierra por terremoto, combinaciones de carga y revisión independiente por pares.
Refuerzo de alta resistencia
Los códigos actuales de construcción de EE. UU. Limitan la resistencia de las barras de refuerzo en base a investigaciones de décadas de antigüedad, y la mayoría de los refuerzos utilizados en la construcción de hormigón en los Estados Unidos son de Grado 60. Sin embargo, los productores ahora pueden producir barras de refuerzo, que es casi el doble de fuerte que hace varias décadas atrás.
ACI 318-19 permite el uso de refuerzo de Grado 100 para resistir momentos y fuerzas axiales de las combinaciones de gravedad y carga de viento. El uso de refuerzo de grado superior planteó preocupaciones sobre la capacidad de servicio (grietas y desviaciones), que se abordaron a través de una serie de cambios para el refuerzo mínimo de la losa y la viga, el momento efectivo de inercia y los requisitos para los cálculos de desviación para las losas de dos vías.
Los problemas de resistencia y ductilidad se abordaron mediante la introducción de nuevos requisitos para las propiedades mecánicas de las barras de refuerzo; ajustar el método para calcular el factor de reducción de resistencia por momento, momento combinado y carga axial; revisar las disposiciones de duración del desarrollo; y limitar el valor de fy que puede usarse para calcular la resistencia a la compresión axial máxima, Pn, max, de las columnas. Es probable que el refuerzo de grado 100 se use principalmente para barras verticales de muros de corte y columnas, aunque también podría usarse para sistemas de piso con mucha carga.
Una nueva investigación sustancial financiada por la Fundación Pankow, la Fundación ACI y otros ha demostrado un desempeño aceptable de los miembros de sistemas sísmicos especiales reforzados con refuerzo ASTM A706 Grado 80 y refuerzo Grado 100 equivalente a A706. Reconociendo esto, ACI 318-19 ahora permite marcos de momento especiales con refuerzo A706 Grado 80 y muros estructurales especiales con refuerzo A706 Grado 80 y equivalente A706 Grado 100.
Las disposiciones permiten el uso de los grados más altos para resistir momentos, fuerzas axiales y cortante. Para acomodar estos grados más altos, se han agregado restricciones adicionales en el espaciamiento del aro, las dimensiones de la junta de viga-columna y las ubicaciones de empalme de solape que contribuirán a un rendimiento más confiable de sistemas estructurales especiales.
Losas gruesas y vigas profundas
A medida que se diseñan estructuras más grandes para incluir losas gruesas y otros miembros grandes que soportan los pisos superiores, se han actualizado las disposiciones de corte. Las secciones ACI 318-19 sobre cizalladura unidireccional y cizalladura bidireccional (es decir, cizalla punzonadora) consolidan lo que anteriormente eran una amplia gama de ecuaciones. También proporcionan un método para incluir el efecto de tamaño en el diseño de corte para evitar problemas en los que aumentar el tamaño de un miembro puede reducir la resistencia al corte de la unidad de una sección. Las nuevas ecuaciones de corte también permiten al ingeniero de diseño tener en cuenta el efecto de la relación de refuerzo.
Materiales y tecnología
El hormigón proyectado, un método para colocar hormigón proyectándolo a alta velocidad, no se discutió explícitamente en versiones anteriores de 318, pero ahora se incluye específicamente. Se espera que la unificación aclare tanto el proceso de diseño como los requisitos de construcción para el uso de hormigón proyectado.
Las actualizaciones posteriores al tensado incluyeron aclaraciones sobre los requisitos de construcción con respecto a la pérdida de pretensado, el uso de un nuevo documento de referencia para determinar las pérdidas de pretensado, limitaciones de espacio de refuerzo deformado y unido y varias aclaraciones sobre los requisitos para el refuerzo de la zona de anclaje.
Los anclajes de tornillo de hormigón post instalados se utilizan cada vez más y este tipo de anclaje se reconoce en ACI 318-19. El documento también introduce disposiciones para orejas de corte que comprenden un elemento de acero soldado a una placa base. Las orejetas de corte generalmente se usan en la base de las columnas para transferir grandes fuerzas de corte a través del rodamiento a un elemento de base.
Se realizaron numerosos cambios en la durabilidad de las secciones de hormigón, incluidos los requisitos adicionales para las clases de exposición al sulfato y el hormigón expuesto al agua. Las disposiciones de hormigón liviano en todo el código recibieron numerosos cambios y aclaraciones basadas en el nuevo método para determinar λ, el factor de modificación liviano. El nuevo método calcula λ en base a proporciones de mezcla de hormigón. También se realizaron actualizaciones a la metodología de strut and tie (STM) que incluyó la eliminación de puntales en forma de botella del código y la inclusión de requisitos mínimos de refuerzo en STM. Otras mejoras de STM incluyeron nodos de barra curva y juntas de rodilla.
Facilidad de uso
Si bien los cambios organizativos fueron mínimos, algunas nuevas características de formato en ACI 318-19 mejoran la usabilidad del documento. Se incluyen ilustraciones a todo color y tridimensionales, mejorando la claridad. El índice se expandió y se agregaron enlaces interactivos a la versión en línea del documento, en un esfuerzo por ayudar a los usuarios a encontrar rápidamente las disposiciones del código.
El Capítulo 26, “Documentos de construcción e inspección”, ha visto actualizaciones significativas desde el 318-14. Los requisitos de inspección se unifican en este capítulo, incluida la reubicación de los requisitos de inspección del ancla del Capítulo 17. El capítulo ahora reconoce que los proyectos pueden tener roles para múltiples ingenieros de diseño y proporciona un marco para su coordinación de trabajo. Como los hormigones de mayor resistencia se han desarrollado a lo largo del tiempo, el uso de la definición estándar de módulo de elasticidad puede no ser adecuado para ciertos proyectos. Por lo tanto, la definición de módulo de elasticidad se actualizó utilizando datos de documentos externos y mejores prácticas. Para ciertos materiales que se están volviendo comunes en la industria (como cementos alternativos, hormigón de cemento hidráulico triturado o agregados reciclados), el Capítulo 26 del 318-19 describe las precauciones para los diseñadores que están considerando su uso.
ACI 318-19 también identifica programas de capacitación de calificación para inspectores / instaladores y enumera los requisitos de certificación. Al establecer los requisitos de certificación directamente en el código, los ingenieros pueden acceder más fácilmente a la información.
Metal Surface, 2019