Source: http://www.scribd.com/doc/27412145/Hormigon-estructural-simple
Timestamp: 2014-09-02 08:33:44
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P. 1Hormigón estructural simpleHormigón estructural simpleRatings: (0)|Views: 648
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Hormigón estructuralsimple
El cambio más significativo introducido en el Capítulo 22 surgió como resultado de la modificación de otro capítulo. En elartículo 9.3.5 el factor de reducción de la resistencia para hormigón simple se redujo de 0,65 a 0,55. Esto significa unareducción del 15% de las resistencias de diseño de los elementos estructurales de hormigón simple. Esta reducción serácontrarrestada en parte por los factores de carga más bajos incluidos en las combinaciones de cargas del artículo 9.2. A pesar deestos dos cambios, las combinaciones de carga y los factores de reducción de la resistencia de 9.2 y 9.3, respectivamente, delCódigo ACI-99 se trasladaron al Apéndice C, y el artículo 9.1.3 aún permite utilizarlos. El Capítulo 5 de este documento y lasección 22.4 del presente capítulo contienen una discusión adicional sobre este tema.El artículo 22.2.4 del Código ACI-99 indicaba que la resistencia a la compresión especificada del hormigón usado en lasestructuras de hormigón simple no podía ser menor que 2500 psi. El Capítulo 22 presentaba este requisito porque no habíaningún requisito de resistencia mínima para el hormigón usado para construir elementos de hormigón armado, a menos quealgún requisito específico del código lo estableciera explícitamente. Se ha eliminado este límite de resistencia del artículo22.2.4, y se ha incluido una referencia al artículo 1.1.1. Los artículos 1.1.1 y 5.1.1 del Código ACI 2002 incluyen unalimitación que establece una resistencia mínima de 2500 psi; su inclusión en estos dos artículos hace que esta limitación seaaplicable a todos los tipos de hormigón, tanto armado como simple.Se agregó la Ecuación (22-3) en el artículo 22.5.1, la cual permite calcular la resistencia nominal al momento cuando unasección es controlada por compresión. En las ediciones anteriores del código esta expresión sólo aparecía en el Comentario.Como consecuencia de este cambio, todas las ecuaciones posteriores a la (22-3) fueron numeradas.En la edición de 1999 se introdujeron algunos requisitos para tratar el uso de elementos de hormigón estructural simple enestructuras ubicadas en zonas de elevada peligrosidad sísmica o en estructuras para las cuales se requiere un nivel decomportamiento o diseño sismorresistente elevado. En esta edición se revisó el requisito que se refiere al uso de hormigónsimple con armadura longitudinal nominal para especificar que la zapata debe soportar ya sea un tabique de hormigón armadocolado en obra o bien un tabique de mampostería armada.
En la edición de 1983 del Código ACI 318 se incorporaron por referencia requisitos para el hormigón estructural simple. Eldocumento al cual se hacía referencia era ACI 318.1,
Requisitos para hormigón estructural simple
. Esta manera de regular elhormigón simple se mantuvo en la edición de 1989. Pero para la edición de 1995 del Código, los requisitos formalmente
contenidos en la norma ACI 318.1 fueron incorporados al Capítulo 22 del Código y se dejó de publicar la norma ACI 318.1.Aunque la presentación de algunos requisitos es diferente, son pocos los cambios técnicos introducidos desde la edición 1989de ACI 318.1. En este capítulo discutimos estos cambios técnicos.
22.1, 22.2 CAMPO DE VALIDEZ Y LIMITACIONES
Por definición, los elementos de hormigón estructural simple son aquellos que carecen de armadura o que contienen menosarmadura que la cantidad mínima especificada para el hormigón armado en otros capítulos de ACI 318 y en sus apéndices(22.2.1). El diseñador debe prestar particular atención al artículo 22.2.2. Como la integridad estructural del hormigón simpledepende exclusivamente de las propiedades de hormigón, este artículo limita el uso de hormigón simple a: elementos que estánapoyados en forma continua sobre el terreno o sobre otros elementos estructurales capaces de brindar apoyo vertical continuo atoda la longitud del elemento de hormigón simple; elementos en los cuales el efecto de arco asegura compresión bajo todas lascondiciones de carga posibles; y tabiques y pedestales. El Capítulo 22 de ACI 318 contiene requisitos de diseño específicos para los tabiques, zapatas y pedestales de hormigón estructural simple.El artículo 22.1.1.2 indica que las aceras y otras losas apoyadas directamente sobre el suelo no están reguladas por el código amenos que transmitan al suelo cargas verticales provenientes de otras partes de la estructura. El artículo 1.1.6 también estableceque si una losa transfiere esfuerzos laterales de la estructura al suelo, dicha losa también debe satisfacer los requisitos delCódigo. Además, el artículo 22.2.3 señala que este capítulo no se aplica al diseño y la construcción de pilas y piloteshormigonados en obra en suelos capaces de proveer un apoyo lateral adecuado. Los requisitos correspondientes a estoselementos típicamente se especifican en el código de construcción aplicable.
22.3 JUNTAS
Los elementos de hormigón estructural simple deben ser suficientemente pequeños, o bien se deben dividir en elementos que notengan continuidad a flexión mediante la construcción de juntas de contracción (o control) (22.3.1). Esto requiere establecer valores límite admisibles para la acumulación de tensiones de tracción debidas a las cargas externas e internas, tales como las provocadas por la contracción por secado, los cambios de temperatura y contenido de humedad, y la fluencia lenta. El artículo22.3.2 enfatiza varios elementos que afectarán el tamaño de los elementos y, en consecuencia, la separación de las juntas deconstrucción. Estos incluyen: las condiciones climáticas; la selección y dosificación de los materiales; el mezclado, lacolocación y el curado del hormigón; el grado de restricción del movimiento; las tensiones debidas a las cargas externas einternas a las cuales estará solicitado el elemento; y las técnicas constructivas. Si se proveen juntas de contracción, el espesor del elemento se debe reducir como mínimo 25% para que las juntas sean efectivas. En las Referencias 30.1 a 30.3 el lector encontrará información adicional sobre la contracción por secado del hormigón, otras causas que provocan variaciones delvolumen del hormigón y el uso de juntas de contracción para aliviar la acumulación de tensiones.Aunque no forma parte de los requisitos obligatorios, el artículo R22.3 indica una excepción a este requisito sobre juntas decontracción. Esta excepción establece que no es necesario disponer juntas de contracción cuando la fisuración aleatoria debida alos efectos de la fluencia lenta, la contracción y la temperatura no afecta la integridad estructural, a la vez que se consideraaceptable, como en el caso de la fisuración transversal de un tabique o muro de fundación continuo.
22.4 MÉTODO DE DISEÑO
Al igual que para los elementos de hormigón armado diseñados de acuerdo con los Capítulos 1 a 21, los requisitos del Capítulo22 se basan en la metodología de diseño por resistencia. Las combinaciones y factores de carga se indican en 9.2, y son losmismos utilizados para diseñar elementos de hormigón armado. Las combinaciones y factores de carga del Código ACI 1999 yediciones anteriores han sido reemplazados por las combinaciones y factores de carga de ASCE 7-98. El factor de reducción dela resistencia,
, se indica en 9.3.5. Este factor se ha reducido de 0,65 (valor indicado en el Código 1999) a 0,55 y se aplica atodas las solicitaciones (es decir, flexión, compresión, corte y aplastamiento del hormigón). Si todos los demás parámetros permanecen iguales, la reducción de
da por resultado una reducción del 15,4% de la resistencia de diseño. Aunque algunosfactores de carga de 9.2 son menores que los de C.2, la reducción de estos factores no compensa completamente la menor resistencia de diseño. Aunque es necesario investigar cada caso de forma particular, en general se obtendrán diseños más
económicos si se utilizan las cargas y factores de reducción de la resistencia del Apéndice C. Si la carga gravitatoriadeterminante incluye cargas de nieve o sobrecargas en la cubierta, dependiendo de la magnitud de estas cargas con respecto alas sobrecargas en los entrepisos, es posible que resulte más económico utilizar los factores de carga y reducción de laresistencia del Capítulo 9.Para determinar rápidamente cuál de los dos grupos de factores de carga y reducción de la resistencia se debería utilizar, se puede calcular la carga o solicitación determinante (por ejemplo, P
) usando los factores de carga de 9.2 y C.2. Luegoestos valores se pueden dividir por los correspondientes factores de reducción de la resistencia de 9.3.5 y C.3.5,respectivamente, para determinar las cargas o solicitaciones nominales. Puede resultar más económico satisfacer las carga osolicitaciones nominal más bajas.El cuerpo principal de este capítulo contiene numerosas figuras y tablas para ayudarle al ingeniero a diseñar elementos dehormigón estructural simple. Estas se basan en los factores de carga y en el factor de reducción de la resistencia del Capítulo 9(
= 0,55). Un apéndice de este capítulo contiene figuras y tablas similares basadas en los factores de carga y el factor dereducción de la resistencia del Apéndice C (
= 0,65). Para simplificar la comparación de las diferentes tablas y figuras se le haasignado la misma numeración, excepto que la numeración de las que corresponden al apéndice está precedida por la letra "C."Para los elementos solicitados a flexión y carga axial se asume una relación tensión-deformación lineal tanto en tracción comoen compresión. Los procedimientos de diseño por tensiones admisibles indicados en el Apéndice A – Método de DiseñoAlternativo – de las ediciones 1999 y anteriores no se aplican a los elementos estructurales de hormigón simple. Este Apéndicese ha eliminado del Código 2002.Si se satisfacen los requisitos sobre juntas de contracción y/o dimensiones de los elementos de acuerdo con 22.3, está permitidoconsiderar la resistencia a tracción del hormigón simple (22.4.5). No se debe considerar que hay transferencia de tracción másallá de los bordes exteriores del panel, las juntas de contracción o las juntas constructivas; tampoco se debe considerar ningunacontinuidad flexional entre elementos de hormigón simple adyacentes (22.4.7).El artículo 22.4.8 permite considerar que la totalidad de la sección transversal de un elemento es efectiva para resistir flexión,combinaciones de cargas axiales y flexión, y corte;
excepto que para el caso de hormigón colocado directamente sobre elterreno
(por ejemplo para las zapatas)
el espesor total h se debe considerar 2 in. menor que el espesor real
. El comentarioindica que el objetivo de este requisito es considerar las irregularidades de la excavación y cierto grado de contaminación delhormigón adyacente al suelo. No se debe asignar ninguna resistencia a cualquier armaduras colocada (22.4.6).Al igual que en el pasado, el artículo 22.2.4, a través de su referencia al artículo 1.1.1, exige que la mínima resistencia a lacompresión especificada para el hormigón, f'
, usada en el diseño de los elementos de hormigón estructural simple debe ser mayor o igual que 2500 psi. Este requisito es necesario porque la seguridad y la capacidad de carga de estos elementos se basaexclusivamente en la resistencia y la durabilidad del hormigón.
22.5 DISEÑO POR RESISTENCIA
Las tensiones admisibles de ACI 318.1-89 han sido reemplazadas por expresiones que permiten calcular las resistenciasnominales a flexión, compresión corte y aplastamiento. La resistencia nominal al momento, M
Ec. (22-2) para las secciones solicitadas a flexión controladas por tracción, y
M0,85fS
Ec. (22-3) para las secciones solicitadas a flexión controladas por compresión.La resistencia nominal a la compresión axial, P
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