RESPUESTA 4 (Cálculos y discusión)

1. Diseño preliminar para la armadura de flexión y corte
a. Usar el método de análisis aproximado para flexión y corte

b. Determinar la armadura requerida usando los procedimientos descriptos en el Capítulo 7 de este documento. Con un recubrimiento de 1,5 in., estribos No. 4 y barras longitudinales No. 9 ó No. 10, d≈19,4in.

c. Determinar la armadura de corte requerida

Vu a una distancia "d" de la cara del apoyo: 11.1.3.1

Vu =86,3−6(19,4/12)=76,6kips



Distancia a partir del apoyo donde ya no se requieren estribos:



Usar estribos en U No. 4 con una separación de 7 in. (en toda la luz)

EJEMPLO N°4 (Anclaje de la armadura solicitada a flexión)

Determinar la longitud de las barras superiores e inferiores para el tramo exterior de la viga continua ilustrada a continuación. La carga mayorada uniformemente distribuida que actúa sobre la viga es wu = 6,0 kips/ft (incluyendo el peso de la viga).

Datos para el diseño:

f'c = 4000 psi (hormigón de peso normal)
fy = 60.000 psi (Grado 60)
b = 16 in.
h = 22 in.
Recubrimiento de hormigón = 1,5 in.

RESPUESTA 3 (CALCULOS Y DISCUSION)

En este ejemplo realizaremos los cálculos de acuerdo con las Secciones 12.2.2 y 12.2.3.

Diámetro nominal de una barra No. 8 = 1,00 in.

A. Longitud de anclaje de acuerdo con 12.2.2

Separación libre = [12 – 2 (recubrimiento) – 2 (estribo No. 4) – 4 (barra No. 8)] / 3
= [12 – 2 (1,5) – 2 (0,5) – 4 (1,00)] / 3
= 1,33 in.
= 1,33 db

Recubrimiento libre = 1,5 + 0,5 = 2,0 in. = 2db

Ver la Tabla 4-1. La separación libre entre las barras ancladas es mayor que db, el recubrimiento libre es mayor
que db y la cantidad de estribos es mayor que el mínimo indicado en el Código; por lo tanto se aplica la
Ecuación B de la Tabla 4-1.

α = 1,3 (barras superiores)
β = 1, 0 (barras sin revestimiento epoxi)
λ = 1, 0 (hormigón de peso normal)

B. Longitud de anclaje de acuerdo con 12.2.3

α = 1,3 (barras superiores)
β = 1,0 (barras sin revestimiento epoxi)
γ = 1,0 (barras No. 7 y mayores)
λ = 1,0 (hormigón de peso normal)

Separación libre = 1,33db
Separación entre los centros de barras ancladas = 1,33 + 1,00 = 2,33 in. = 2,33db

Recubrimiento libre = 1,50 + 0,50 = 2,0 in. = 2,0db
Distancia entre el centro de la barra y la superficie de hormigón = 1,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5 in. = 2,5db

c = el menor de los valores que se obtienen de: (1) la distancia entre el centro de la barra o alambre anclado y
la superficie de hormigón más próxima ( 2,5db ); o (2) la mitad de la separación entre los centros de las barras
o alambres que se anclan ( 2,33db / 2 = 1,17db ).

c = 1,17db






s=10in. (separación de los estribos)
n=2 (se están empalmando 2 barras)

EJEMPLO N°3 (Anclaje de barras traccionadas)

Calcular la longitud de anclaje requerida para las 2 barras No. 8 interiores de la viga ilustrada a continuación. Las 2 barras No.8 exteriores se harán continuas en toda la longitud de la viga. Los estribos provistos satisfacen los requisitos de armadura de corte mínima para vigas especificados en el Código.

Datos para el diseño:

f 'c= 4000 psi (hormigón de peso normal)
fy = 60.000 psi
Barras sin revestimiento epoxi

RESPUESTA (CALCULOS Y DISCUSION)

En este ejemplo realizaremos los cálculos de acuerdo con las Secciones 12.2.2 y 12.2.3.

Suponer que las barras cortas están ancladas en una longitud AB, mientras que las barras largas están ancladas
en la longitud BC.

Diámetro nominal de una barra No. 8 = 1,00 in.

A. Longitud de anclaje de acuerdo con 12.2.2

Separación entre los centros de las barras ancladas = 8 in. = 8db
Recubrimiento libre = 0,75 in. = 0,75db

Como el recubrimiento libre es menor que db y la barra es mayor que una barra No. 7, debemos aplicar la
Ecuación D de la Tabla 4-1

.

α = 1,3 (barras superiores)
β = 1,5 (barras sin revestimiento epoxi)
λ = 1,3 (hormigón liviano)

B. Longitud de anclaje de acuerdo con 12.2.3

α = 1,3 (barras superiores)
β = 1, 0 (barras sin revestimiento epoxi)
γ = 1, 0 (barras No. 7 y mayores)
λ = 1,3 (hormigón liviano)

Separación entre los centros de las barras ancladas = 8 in. = 8db
Separación libre entre las barras ancladas = 8 – 1 = 7 in. = 7db Recubrimiento libre = 0,75 in. = 0,75db

Distancia "c" entre el centro de la barra y la superficie de hormigón = 0,75 + 0,5 = 1,25 in. = 1, 25db (valor determinante)
= 8db / 2 = 4db (separación entre centros / 2)
c=1,25db (valor calculado anteriormente)
Ktr =0 (no hay armadura transversal)

EJEMPLO N° 2 (Anclaje de barras traccionadas)

Calcular la longitud de anclaje en tracción requerida para las barras No. 8 (barras cortas alternadas) de la losa armada en una dirección de hormigón de "agregados livianos y arena" ilustrada a continuación.

Datos para el diseño:

f 'c= 4000 psi
fy = 60.000 psi
Barras sin revestimiento epoxi

RESPUESTA 2 (Calculos y Discusion)

Caso B – Sección 12.2.3

Para aplicar la Ecuación (12-1) debemos realizar algunos cálculos adicionales, pero es posible que las longitudes de anclaje obtenidas con esta expresión sean más cortas.

El parámetro "c" es el menor de los valores que se obtienen de: (1) la distancia entre el centro de la barra o
alambre anclado y la superficie de hormigón más próxima, o (2) la mitad de la separación entre los centros de
las barras o alambres que se anclan. Observar que el término

debe ser menor o igual que 2,5. Distancia entre el centro de la barra o alambre anclado y la superficie de hormigón más próxima

= recubrimiento libre hasta la barra empalmada + 1/2 diámetro de la barra

=2,7db+0,5db=3, 2db

Separación entre los centros de las barras = separación libre + 1,0db = 19,3db+1,0db=20,3db

Como "c" es el menor de los valores calculados como

3, 2db ó

0,5 (20,3db) → c = 3, 2db

Como c /db es mayor que 2,5 no es necesario calcular Ktr

γ = 1,0 (barras No. 7 y mayores)

= 71,0 in.

Empalme Clase A =1,0Ld=71, 0 in.

Los cálculos adicionales requeridos para satisfacer la Ecuación general (12-1) especificada en la Sección
12.2.3 pueden llevar a una reducción considerable de las longitudes de empalme con respecto a los valores
calculados mediante el procedimiento simplificado especificado en la Sección 12.2.2.

RESPUESTA 1 (Cálculos y discusión)

Se asume que se satisface la longitud de anclaje especificada para la armadura para momento negativo y que por lo tanto las barras superiores se interrumpen en una sección alejada del centro de la luz.

El número mínimo de barras superiores que se deben hacer continuas por motivos de integridad estructural es igual a 1/6 de las barras provistas, es decir 7/6 de las barras, o un mínimo de 2 barras. Empalmaremos dos barras de esquina en el centro de la luz.

Los empalmes por yuxtaposición Clase A requieren una longitud mínima de 1,0ℓd.

Diámetro nominal de una barra No. 9 = 1,128 in.
Caso A – Sección 12.2.2

Ver Tabla 4-1. Para las barras No. 7 y mayores, se aplican las Ecuaciones B o D. Para determinar cuál de las
ecuaciones es determinante debemos calcular el recubrimiento libre y la separación libre para las barras que se
están empalmando.

Separación libre entre las barras empalmadas (barras de esquina)
= [30 – 2 (recubrimiento) – 2 (estribo No. 4) – 2 (barra No. 9)]
= [30 – 2 (2,5) – 2 (0,5) – 2 (1,128)]
= 21,7 in.
= 19,3 db

Recubrimiento libre hasta la barra empalmada = 2,5 + 0,5 = 3,0 in. = 2,7db

Como se verifica que (separación libre) > 2db y (recubrimiento libre) > db debemos aplicar la Ecuación B.



α =1,3 (barras superiores) 12.2.4
β = 1,5 (barras revestidas con epoxi con un revestimiento menor que 3db) 12.2.4
αβ = 1,3×1,5 = 1,95 . Sin embargo, el producto entre α y β debe ser menor o igual que 1,7. 12.2.4
λ = 1,3 (hormigón de agregados livianos) 12.2.4


= 118,3 in.

Empalme Clase A = 1, 0ld = 118,3 in.

EJEMPLO 1: Anclaje de barras traccionadas

En una viga perimetral de una estructura hay 7 barras superiores No. 9 sobre el apoyo. Los requisitos para integridad estructural requieren que al menos un sexto de la armadura de tracción sea continua, pero la armadura continua no puede consistir en menos de 2 barras (7.13.2.2). Las barras se van a empalmar con empalmes Clase A en la mitad de la luz. Determinar la longitud requerida para el empalme Clase A para los dos casos siguientes:


Caso A – Longitud de anclaje determinada de acuerdo con 12.2.2
Caso B – Longitud de anclaje determinada de acuerdo con 12.2.3

Datos para el diseño:
Hormigón liviano
Recubrimiento libre para los estribos = 2,5 in.
Barras con revestimiento epoxi 'c f = 4000 psi fy = 60.000 psi b = 30 in.
La armadura se distribuye como se ilustra en la figura.

EMPALMES DE LAS MALLAS DE ACERO SOLDADAS DE ALAMBRES LISOS SOLICITADAS A

La longitud mínima de empalme por yuxtaposición para las mallas de acero soldadas de alambres lisos solicitadas a tracción depende de la relación entre el área de armadura provista y el área de armadura requerida por cálculo. La longitud de empalme se mide entre los alambres transversales más alejados de cada panel de malla. Las longitudes requeridas para los anclajes por yuxtaposición se ilustran en la Figura 4-24.

Figura 4-24 – Longitud de un empalme por yuxtaposición para mallas de acero de alambres lisos

EMPALMES DE LAS MALLAS DE ACERO SOLDADAS DE ALAMBRES CONFORMADOS

La longitud mínima de empalme por yuxtaposición de las mallas de acero soldadas de alambres conformados es igual a 1,3ℓd y se especifica que este valor debe ser mayor o igual que 8 in. La longitud de empalme se mide entre los extremos de cada panel de mall. La longitud de anclaje ℓd es el valor calculado de acuerdo con los requisitos de la Sección 12.7. El código también establece que la yuxtaposición, medida entre los alambres transversales más alejados de cada malla, debe ser mayor o igual que 2 in. La Figura 4-23 ilustra los requisitos para los empalmes por yuxtaposición de las mallas de acero soldadas de alambres conformados.

Si no hay ningún alambre transversal dentro de la longitud del empalme, la longitud de empalme se debe determinar de acuerdo con los requisitos correspondientes a alambres conformados establecidos en la Sección 12.15.

El artículo 12.18.3 especifica requisitos para el empalme de las mallas de acero soldadas en las cuales hay uno o más alambres lisos, incluyendo aquellas en las cuales los alambres en una dirección son conformados y los alambres en la dirección ortogonal son lisos.

Figura 4-23 – Longitud de un empalme por yuxtaposición para mallas de acero de alambres conformados

Empalmes por contacto a tope en las columnas

Para las barras de las columnas que bajo todas las combinaciones de cargas mayoradas aplicables estarán siempre comprimidas (Zona 1, Figura 4-21) se permite utilizar empalmes por contacto a tope. Aunque según los cálculos se
determine que no habrá tracción, cuando se utilizan empalmes por contacto a tope se debe mantener una resistencia mínima a la tracción con barras continuas (no empalmadas). A cada lado de la columna debe haber barras continuas que proporcionen una resistencia a la tracción igual a Asfy/4, siendo As el área total de las barras en dicho lado de la columna. Por lo tanto, en una sección no se pueden empalmar más de 3/4 de las barras de uno de los lados. Los empalmes a tope deben estar escalonados, o bien se deben agregar barras adicionales si es que se desean empalmar más de 3/4 de las barras.

Empalmes mecánicos o soldados en las columnas

Se permite empalmar las barras de las columnas mediante empalmes mecánicos o solados, independientemente de que para todas las combinaciones de cargas mayoradas la tensión en las barras sea de compresión o tracción (Zonas 1, 2 y 3 de la Figura 4-21). Se deben usar empalmes "totalmente" mecánicos o uniones "completamente" soldadas, es decir, el empalme mecánico o soldado debe desarrollar como mínimo 125 por ciento de la tensión de fluencia de las barras (1,25Abfy). Se permite usar empalmes mecánicos o soldados de menor resistencia para empalmar barras No. 5 y menores solicitadas a tracción, de acuerdo con la Sección 12.15.4.

Empalmes por yuxtaposición en las columnas (segunda parte)

Los artículos 12.17.2.4 y 12.17.2.5 especifican factores de reducción que se pueden utilizar para los empalmes por yuxtaposición comprimidos cuando toda la longitud del empalme está confinada mediante estribos (factor de reducción = 0,83) o mediante zunchos (factor de reducción = 0,75). Los zunchos deben satisfacer los requisitos especificados en 7.10.4 y 10.9.3. Si se utilizan estribos para reducir la longitud de un empalme por yuxtaposición, estos estribos deben tener un área efectiva mínima de 0,0015hs. Para poder aplicar el factor de reducción de 0,83 el requisito de que el área efectiva sea siempre mayor o igual que 0,0015hs se debe verificar en ambas direcciones, calculando por separado el área efectiva de las ramas de los estribos en ambas direcciones. Ver la Figura 4-22. Aunque se apliquen estas reducciones, la longitud de empalme resultante debe ser mayor o igual que 12 in

.

Tabla 4-8 – Empalmes por yuxtaposición en las columnas

Como la longitud "básica" de empalme de los empalmes por yuxtaposición comprimidos depende del diámetro de las barras db y de su tensión de fluencia fy, y considerando los tres factores de modificación que se aplican cuando se usan estribos cerrados o zunchos y hormigón de baja resistencia, es conveniente establecer la longitud de estos empalmes simplemente como un múltiplo del diámetro de las barras.

Para barras de acero Grado 60...................................................................... 30 db
confinadas por estribos cerrados ............................................................. 25 db
confinadas por zunchos .......................................................................... 22,5 db
Para barras de acero Grado 75...................................................................... 43,5 db
confinadas por estribos cerrados ............................................................. 36 db
confinadas por zunchos .......................................................................... 33 db

Pero la longitud de empalme de los empalmes comprimidos nunca puede ser menor que 12 in. Para resistencias f'c menores que 3000 psi, los valores anteriores se deben multiplicar por 1,33. En base a estos valores se pueden desarrollar tablas de longitudes de empalme para los tamaños de barra más habituales.

RESISTENCIA Y COMPORTAMIENTO EN SERVICIO – REQUISITOS GENERALES (I)

Requisitos de Resistencia

El criterio básico para el diseño por resistencia según se indica en 9.1.1 es el siguiente: Resistencia de Diseño ≥ Resistencia Requerida
Factor de Reducción de la Resistencia () × Resistencia Nominal ≤ Factor de carga × Solicitación de Servicio

Todos los elementos y secciones de una estructura se deben dimensionar de manera que satisfagan este criterio bajo la combinación de cargas más crítica para todas las acciones posibles (flexión, carga axial, corte, etc.):

Este criterio provee un margen de seguridad estructural de dos maneras diferentes

Empalmes por yuxtaposición en las columnas

12.17.2 Empalmes por yuxtaposición en las columnas

Se permite utilizar empalmes por yuxtaposición en las barras de las columnas solicitadas ya sea a compresión o a tracción. El tipo de empalme a utilizar dependerá de si las tensiones en las barras debidas a todas las combinaciones de cargas mayoradas consideradas en el diseño de la columna son de compresión o de tracción y, si son de tracción, también dependerá de la magnitud de dicha tracción. El tipo de empalme a utilizar será determinado por la combinación de cargas que produzca la mayor tracción en las barras empalmadas. Los requisitos de diseño para los empalmes por yuxtaposición de las barras de las columnas se pueden ilustrar por medio de un típico diagrama de interacción resistencia a la carga axialresistencia al momento como el de la Figura 4-21.

La tensión en las barras en diferentes puntos de la curva de interacción de resistencias define segmentos de la curva de resistencia en los cuales se pueden utilizar diferentes tipos de empalmes por yuxtaposición. Para las combinaciones de cargas mayoradas que caen sobre la curva de resistencia, la tensión en las barras se puede calcular fácilmente y así determinar el tipo de empalme requerido. Sin embargo, las combinaciones de cargas que no caen exactamente sobre la curva de resistencia (es decir para aquellas que están por debajo de la curva de resistencia) representan un dilema, y para estas condiciones no existe un método exacto sencillo que permita calcular la tensión en las barras.

Un enfoque aparentemente racional consiste en considerar que las combinaciones de cargas mayoradas ubicadas por debajo de la curva de resistencia producen en las barras una tensión del mismo tipo, compresión o tracción, y de aproximadamente la misma magnitud que la que se produce sobre el segmento de la curva de resistencia intersecada por una línea radial (líneas de igual excentricidad) que atraviesa el punto correspondiente a la combinación de cargas considerada. La exactitud de esta hipótesis aumenta a medida que las combinaciones de cargas mayoradas investigadas se aproximan a la curva de interacción real de la columna. Usando este enfoque, se pueden establecer diferentes "zonas de tensión," tal como se ilustra en la Figura 4-21.

Para las combinaciones de cargas mayoradas que corresponden a la Zona 1 de la Figura 4-21, se considera que todas las barras de la columna están comprimidas. Para las combinaciones que corresponden a la Zona 2 de la figura, se considera que la tensión en las barras del lado traccionado de la columna varía entre cero y una tracción de 0,5fy. Para las combinaciones de cargas correspondientes a la Zona 3, se considera que la tensión en las barras del lado traccionado de la columna es de tracción, y que esta tracción es mayor que 0,5fy. Esto significa que el tipo de empalme a utilizar dependerá de en cuál zona o zonas están ubicadas todas las combinaciones de cargas mayoradas consideradas en el diseño de la columna. Para determinar el tipo de empalme requerido todo lo que el ingeniero debe hacer es ubicar las combinaciones de cargas mayoradas en el
diagrama de interacción de las resistencias correspondiente a la columna y establecer qué tipo de barras utilizará. El uso de este tipo de diagramas simplifica enormemente el diseño de los empalmes de las barras de las columnas. Por ejemplo, si el diseño de la columna es determinado por la combinación correspondiente a las cargas gravitatorias mayoradas – digamos el Punto A de la Figura 4-21– para la cual las tensiones en todas las barras son de compresión, pero hay una combinación de cargas que incluye el viento – digamos el Punto B de la Figura 4-21 – que provoca algo de tracción en las barras, el empalme se debe diseñar para las condiciones correspondientes a la Zona 2 (la tensión en las barras es de tracción, pero esta tracción es menor que 0,5fy).

La Tabla 4-8 resume los requisitos de diseño para los empalmes por yuxtaposición en las columnas. Observar que el empalme por yuxtaposición permitido cuando todas las barras están comprimidas (ver 12.17.2.1) considera que la longitud del empalme es adecuada para satisfacer los requisitos de armadura mínima de tracción. El Ejemplo 4.8 ilustra la aplicación de los requisitos para los empalmes por yuxtaposición en las columnas.

Doblado de la armadura en obra (II)

Antes de doblar o enderezar una barra de armadura en obra se debe evaluar la importancia de la posible reducción de las propiedades mecánicas de las barras de acuerdo con lo especificado en la Tabla 3-3(c).

Doblado de la armadura en obra (I)

Es frecuente que las barras de armadura parcialmente embebidas en hormigón sean dobladas y enderezadas en obra. Muchas veces es necesario doblar la parte de la armadura que queda expuesta para hacer lugar para las operaciones constructivas. También puede ser necesario corregir errores de fabricación o deformaciones accidentales, para lo cual habrá que doblar o enderezar la armadura en obra. De acuerdo con el artículo 7.3.2, las barras parcialmente embebidas en hormigón no se pueden doblar en obra sin la autorización del ingeniero, excepto cuando los planos del proyecto así lo especifiquen. Ensayos recientes3.4 han permitido desarrollar lineamientos para el doblado en obra de las barras parcialmente embebidas en hormigón, y para el uso de calor si fuera necesario. Para ayudarle al ingeniero a conocer los procedimientos correctos, a continuación presentamos las recomendaciones de la Referencia 3.4. En los trabajos experimentales que constituyen la base sobre la cual se desarrollaron estas recomendaciones se utilizaron barras conformadas de acero ASTM A 615, Grado 60.

1. No se deben doblar ni enderezar en obra barras de tamaño mayor que una barra No. 11. Para doblar o enderezar barras No. 6 a No. 11 se debería aplicar calor, y también se debería aplicar calor para doblar o enderezar barras No. 5 y menores si estas barras ya han sido dobladas anteriormente. Las barras No. 5 y menores que no han sido dobladas anteriormente se pueden doblar o enderezar sin aplicar calor.

2. Se debe utilizar una herramienta de doblado cuyo diámetro de doblado sea como se indica en la Tabla 3-3(a). Ningún doblado en obra debe ser de más de 90 grados.

3. Cuando para doblar o enderezar las barras en obra se aplica calor, la temperatura del acero al final de la operación de calentamiento debe ser mayor o igual que la temperatura especificada en la Tabla 3-3(b); la temperatura del acero nunca debe ser mayor que la temperatura máxima indicada.

4. Cuando para doblar o enderezar las barras en obra se aplica calor, se debe calentar toda la parte de la barra que se ha de doblar (o toda la parte de la barra que se ha de enderezar), más 2 in. adicionales en cada extremo. Para las barras de tamaño mayor al de una barra No. 9 el calor se debe aplicar simultáneamente desde dos lados opuestos de la barra para asegurar que la temperatura sea uniforme en todo el espesor de la barra.

Requisitos especiales para la resistencia a las solicitaciones sísmicas (II)

La Referencia 1.16, publicada por la PCA, es un documento que complementa el texto descripto en el párrafo anterior; sin embargo, éste se centra en el diseño de los edificios de hormigón de acuerdo con las ediciones 1996 y 1997 del NBC y el SBC, respectivamente. Como se mencionó anteriormente, los requisitos de diseño sismorresistente de las ediciones más recientes del NBC y el SBC son prácticamente idénticos, y se basan en la edición 1991 de las Recomendaciones NEHRP.1.5 Con las dos excepciones especificadas a continuación, este texto también es aplicable a las ediciones 1993 y 1999 del NBC,y a las ediciones 1994 y 1999 del SBC. La única diferencia entre los requisitos de carga del NBC de 1993 y los requisitos del NBC de 1996 y 1999 es que las combinaciones de cargas a utilizar para el diseño sísmico de acuerdo con la edición 1993 son idénticas a las que se deben utilizar de acuerdo con las tres ediciones del SBC. Pero las ediciones 1996 y 1999 del NBC adoptan por referencia las combinaciones de cargas de diseño por resistencia de ASCE 7-95.1.9 La segunda excepción es que, como se indica a continuación, las diferentes ediciones de los códigos adoptan diferentes ediciones de ACI 18.

Como el diseño sismorresistente en las regiones en las cuales tradicionalmente se utilizaban el NBC o el SBC es una práctica relativamente nueva, la Referencia 1.16 será una importante fuente donde el ingeniero encontrará la información y los antecedentes necesarios. Debido a que la enorme mayoría de los edificios construidos en este país son de baja altura, el texto hace hincapié en este tipo de construcciones. A los fines de esta publicación, un edificio de baja altura se define como aquél que tiene menos de 65 pies de altura o que tiene un período fundamental de vibración menor que 0,7 segundos.
Aunque no fue específicamente desarrollado para este propósito, la Referencia 1.16 también servirá como una valiosa fuente de información para los ingenieros que realizan sus diseños conforme a los requisitos del IBC.

Para ayudar a los diseñadores a comprender y utilizar mejor los requisitos especiales del Capítulo 21 del Código, la PCA ha desarrollado una publicación titulada Seismic Detailing of Concrete Buildings.1.17 Este texto contiene numerosas tablas y figuras que ilustran los requisitos para las construcciones ubicadas en regiones de peligrosidad sísmica moderada o elevada – Categorías C, D, E y F del IBC. Aunque está basado en la edición 1999 del Código, a la cual hace referencia el IBC 2000, la mayoría de los requisitos también son aplicables a ACI 318-02.

Requisitos especiales para la resistencia a las solicitaciones sísmicas (I)

A partir de la edición 1989, los requisitos especiales para el diseño sismorresistente están ubicados en el cuerpo principal del Código para asegurar que cuando una jurisdicción adopte el Código ACI como parte de su código de construcción general adopte también estos requisitos especiales para el diseño sismorresistente. Gracias al creciente interés a nivel nacional por lograr mejores diseños y comportamientos sismorresistentes, esta edición del Código continúa enfatizando el diseño sismorresistente. El Capítulo 21 representa los últimos conocimientos disponibles en cuanto a los detalles de diseño y armado para lograr un comportamiento adecuado ante eventuales solicitaciones sísmicas.

Si desea estudiar en profundidad el diseño de los edificios de hormigón armado sujetos a solicitaciones sísmicas, el diseñador puede consultar la Referencia 1.14. Este texto analiza el correcto diseño y armado de los edificios de hormigón armado sujetos a solicitaciones sísmicas de acuerdo con la edición 1994 del UBC. Incluye una comparación del diseño de los muros de cortante usando los procedimientos de diseño del UBC 1991 y los requisitos revisados del UBC 1994. Debido a que entre las ediciones de 1994 y 1997 del UBC se introdujeron importantes cambios como los descriptos en párrafos precedentes, se desarrolló una publicación nueva, la Referencia 1.15. Este texto discute las principales diferencias entre los requisitos del UBC 1994 y el UBC 1997. Presenta el diseño y los detalles de armado para tres tipos diferentes de sistemas estructurales de hormigón, para solicitaciones sísmicas representativas de las regiones de peligrosidad sísmica elevada (Zonas Sísmicas 3 y 4). Aunque todos los ejemplos de diseño corresponden a regiones de peligrosidad sísmica elevada, uno de los capítulos discute los detalles de armado para las estructuras ubicadas en regiones de peligrosidad sísmica baja, moderada y elevada. También se ilustra el diseño de sistemas estructurales básicos resistentes a las cargas de viento. Al igual que en estas "Notas," este texto enfatiza "cómo aplicar" los diferentes requisitos del UBC más reciente.

Losas a nivel del plano de fundación

Las ediciones del Código anteriores a 1995 no explicitaban si las losas a nivel del plano de fundación, construidas directamente sobre el terreno, estaban cubiertas por el Código o no. En la edición 1995 de ACI 318 se las excluyó explícitamente "… a menos que la losa transmita cargas verticales de otras partes de la estructura al suelo." La edición de 1999 amplió el campo de validez, e incluyó aquellas que "… transmiten cargas verticales o esfuerzos horizontales de otras partes de la estructura al suelo." Las carpetas de fundación y otras losas construidas directamente sobre el terreno que ayudan a soportar las cargas verticales y/o transferir los esfuerzos horizontales de la estructura soportada al suelo se deben diseñar conforme a los requisitos aplicables del Código, específicamente los del Capítulo 15 – Zapatas y cabezales de pilotes.
La metodología de diseño para una típica losa a nivel del plano de fundación difiere de la utilizada para otros elementos de hormigón, y se describe detalladamente en las Referencias 1.12 y 1.13. La Referencia 1.12 describe el diseño y la construcción de los pisos de hormigón construidos directamente sobre el terreno para edificios industriales, comerciales, y depósitos livianos y para construcciones industriales pesadas. La Referencia 1.13 contiene lineamientos para determinar el espesor de losa requerido para los pisos de hormigón construidos sobre el terreno utilizados en fábricas y depósitos pesados.

En 1999, además de las modificaciones incluidas en el artículo 1.1.6, en el Capítulo 21 – Requisitos Especiales para el Diseño Sismorresistente se introdujo una nueva Sección 21.8 – Fundaciones. Como en la edición 2002 del Capítulo 21 del Código se introdujeron nuevas secciones, ahora estos requisitos se encuentran en la Sección 21.10. El artículo 21.10.3.4 indica que "las losas a nivel del plano de fundación que resisten esfuerzos sísmicos provenientes de tabiques o columnas que forman parte del sistema resistente a los esfuerzos horizontales se deben diseñar como diafragmas estructurales de acuerdo con 21.9." Ahora que se encuentran en esta parte del Capítulo 21 estos requisitos se aplican solamente en las regiones de peligrosidad sísmica elevada o para las estructuras para las cuales se requiere un nivel de comportamiento o diseño sismorresistente elevado. En las regiones de peligrosidad sísmica baja o moderada, o en las estructuras para las cuales se requiere un nivel de comportamiento o diseño sismorresistente bajo o intermedio, en virtud del nuevo requisito incluido en el artículo 1.1.6, a las losas a nivel del plano de fundación se aplican los requisitos de los Capítulos 18 o del Capítulo 22 (ver
Tabla 1-3).

REQUISITOS ESPECIALES PARA LOS EMPALMES EN LAS COLUMNAS

Los requisitos especiales para los empalmes en las columnas se simplificaron considerablemente en la revisión efectuada antes de la publicación del Código 1989. Los requisitos para los empalmes en las columnas simplifican los cálculos requeridos en comparación con los requisitos planteados en las ediciones del código anteriores a 1989, ya que asumen que un empalme por yuxtaposición comprimido (12.17.2.1) tiene una capacidad a la tracción como mínimo igual a un cuarto defy (R12.17).

Los requisitos para los empalmes en las columnas se basan en el concepto de proveer algo de resistencia a la tracción en todas las secciones en las cuales hay empalmes, aún cuando el análisis indique que solamente habrá compresión. Básicamente la Sección 12.7 establece la resistencia a la tracción requerida para las barras longitudinales empalmadas en una columna. Está permitido utilizar empalmes por yuxtaposición, empalmes soldados, empalmes mecánicos o empalmes por contacto a tope.

Empalmes por contacto a tope

La Sección 12.16.4 especifica los requisitos para los empalmes por contacto a tope. Los empalmes por contacto a tope solamente están permitidos en los elementos que tienen estribos cerrados o zunchos (12.16.4.3). El artículo R12.16.4.1 advierte al ingeniero sobre el uso de empalmes por contacto a tope en barras inclinadas respecto de la vertical. Los empalmes por contacto a tope se utilizan casi exclusivamente en las barras de las columnas y se pretende limitar su uso a barras verticales o casi verticales, ya que resulta difícil lograr un buen contacto a tope cuando las barras están en posición horizontal o tienen una inclinación significativa respecto de la vertical. Las barras comprimidas también se pueden empalmar utilizando empalmes mecánicos o soldados, siempre que estos empalmes mecánicos o soldados satisfagan los requisitos establecidos en 12.14.3.2 ó 12.14.3.4, respectivamente.

Sistema métrico

Una ley federal de 1988 establece al sistema métrico como el sistema de preferencia para los Estados Unidos. En julio de 1990, por orden del poder ejecutivo, se exigió que todas las agencias federales desarrollaran cronogramas específicos para su conversión al sistema métrico. Algunas agencias federales relacionadas con la construcción acordaron instituir el uso del sistema métrico antes de enero de 1994.

Las ediciones actuales de los cuatro códigos modelo utilizan tanto el sistema pulgada-pie como el Sistema Internacional. Los cuatro códigos presentan los valores métricos equivalentes (sistema de conversión llamado "soft metric"*), generalmente entre paréntesis a continuación de las unidades inglesas.

Vale la pena mencionar que cuando se propuso la conversión al sistema métrico por primera vez, allá por los años 70, algunas de las organizaciones de normalización comenzaron a preparar ediciones de sus documentos más importantes pensando en nuevos productos adaptados al sistema métrico. El American Concrete Institute publicó una edición métrica de ACI 318, el Código ACI 318M-83. Actualmente el Código ACI 318 se puede adquirir como ACI 318-02 (productos correspondientes a unidades norteamericanas) o como ACI 318M-02 (productos correspondientes a unidades del SI). Durante este mismo período, la ASTM publicó versiones en sistema métrico de muchas de sus normas. Por ejemplo, se desarrollaron las Especificaciones A 615M y A 706M para las barras de acero utilizadas como armadura del hormigón, siendo estos documentos los equivalentes métricos de las normas A 615 y A 706. Las ediciones más antiguas de estas normas métricas contenían valores métricos redondeados (conversión "hard metric"). Debido al elevado costo que implica mantener dos inventarios, uno de barras correspondiente al sistema de unidades pulgada-pie y otro de barras correspondientes al sistema métrico, los fabricantes de barras convencieron a los encargados de las normas de que era necesario deshacerse de las normas "hard mteric" y desarrollar normas métricas en base a la conversión de las dimensiones de las barras de las normas ASTM ("soft metric"). Las ediciones más recientes de las normas métricas de ASTM para barras de armadura reflejan esta filosofía. Debido a que todos los proyectos ejecutados con fondos federales se deben diseñar y construir usando el sistema métrico, en 1997 los fabricantes de barras decidieron que en vez de producir las mismas barras con dos sistemas de nomenclatura diferente para sus dimensiones y resistencia (pulgada-libra y métrico), comenzarían a producir barras con un único sistema de identificación, y que este sistema sería el sistema prescripto para las barras convertidas al sistema métrico. Es por este motivo que en la actualidad se utilizan barras de armadura con sus dimensiones y resistencia expresadas en sistema métrico en aplicaciones en las cuales fueron especificadas en unidades pulgada-libra. Es importante recordar que en este caso las barras son idénticas a las barras especificadas en el sistema pulgada-libra, excepto por la identificación de su tamaño y resistencia.


La octava edición de las "Notas" se preparó en las unidades tradicionalmente utilizadas en los Estados Unidos. Debido en gran parte a la gran extensión de este documento, a diferencia de la mayoría de las publicaciones de la PCA, no se ha incluido ninguna conversión métrica.

Empalmes por yuxtaposición de las barras comprimidas

A partir del Código 1989 se simplificó el cálculo de los empalmes por yuxtaposición de las barras comprimidas, ya que se eliminaron los cálculos que se requerían para determinar la longitud de anclaje en compresión. Para los empalmes por yuxtaposición de las barras comprimidas, el artículo 12.16.1 simplemente especifica que, para fy ≤ 60.000 psi, la longitud de empalme debe ser mayor o igual que 0,0005dbfy, pero nunca menor que 12 in. Para las barras con una tensión de fluencia superior a 60.000 psi la longitud de empalme debe ser mayor o igual que (0,0009fy – 214)db, pero nunca menor que 12 in. Las longitudes de los empalmes por yuxtaposición se deben incrementar en un tercio cuando se utiliza hormigón con una resistencia a la compresión especificada menor que 3000 psi.

Como se observó en la discusión de la Sección 12.14.2, las barras No. 14 y No. 18 se pueden empalmar por yuxtaposición solamente cuando trabajan a compresión, y solamente se pueden empalmar con barras No. 11 o menores o con las barras de menor diámetro en espera de zapatas o cabezales. El artículo 12.16.2 requiere que, cuando se empalmen por yuxtaposición barras comprimidas de diferente diámetro, la longitud del empalme debe ser mayor que la longitud de anclaje en compresión de la barra de mayor diámetro o que la longitud de empalme en compresión de la barra de menor diámetro, cualquiera sea el valor que resulte mayor.