Muros de corte de hormigón: desarrollo de códigos y directrices

Instituto Americano del Concreto – ACI 318

1963

La metodología de diseño para muros de corte de hormigón en el código ACI de 1963 (ACI 318, 1963) se basa en el diseño de esfuerzos de trabajo; sin embargo, también se introdujo un enfoque de diseño de máxima resistencia. El Capítulo 22 de este código requería un espesor mínimo de 6 pulgadas (150 mm) para paredes de hasta dos pisos de altura. Este espesor mínimo se incrementa en 1 pulgada (25 mm) por cada 25 pies (7,6 m) por debajo de los dos pisos superiores. Este código requiere un área de refuerzo horizontal y vertical no menor a 0.0025 y 0.0015 veces el área de la sección reforzada del muro, respectivamente. Para muros de más de 10 pulgadas de espesor, debe haber refuerzo para cada dirección colocado en dos capas paralelas a las caras del muro. El tamaño mínimo de la barra se limitó a barras # 3 (9,5 mm de diámetro) espaciadas no más de 18 pulgadas (450 mm) en los centros. Alrededor de las aberturas y en los límites de las paredes, no debe haber menos de dos barras # 5 (16 mm). La longitud mínima de empalme traslapada requerida para el refuerzo de Grado 50 y 60 no debe ser inferior a 30 y 36 barras de diámetro, respectivamente.

1971 y 1977

El Código ACI de 1971 (ACI 318, 1971) siguió generalmente los mismos requisitos de diseño y detalle para las proporciones de refuerzo y tamaños de barra que en el código de 1963, excepto que en el Apéndice A – “Disposiciones sísmicas especiales para diseño sísmico”, las áreas mínimas El refuerzo horizontal y vertical tenía que ser al menos 0,0025 veces el área de la sección bruta del muro. Para muros de cortante con Pe / Pb <0.4, (Pe, carga axial de diseño, y Pb, capacidad de carga axial en condición balanceada), se requirió refuerzo vertical adicional cerca de los elementos de contorno. La cantidad mínima de este refuerzo concentrado fue 200bw.d / fy, donde d es la distancia entre la fibra de compresión extrema y el centro del refuerzo concentrado y bw fue el espesor de la pared. Para muros con mayores niveles de carga axial, la cantidad de refuerzo concentrado tuvo que seleccionarse de manera que el muro pudiera resistir las acciones combinadas de la gravedad y el momento de vuelco. El acero de refuerzo en los elementos de delimitación tuvo que confinarse con refuerzo transversal en toda su altura. La cantidad mínima de refuerzo transversal requerido en los elementos de contorno fue lh.ρs.sh / 2, donde ρs = 0.45 (Ag / Ac – 1). f’c / fy, lh era la longitud sin apoyo de los aros y sh era el espaciado de los aros. La longitud mínima de empalme traslapado de todo el refuerzo vertical fue de al menos 30 diámetros de barra. El Código ACI de 1977 (ACI 318, 1977) tenía los mismos requisitos de diseño y detalles que el código de 1971, excepto que el código de 1977 introdujo longitudes mínimas de empalme traslapado que se modificaron para diferentes clases de empalmes.

1983

El Código ACI de 1983 (ACI 318, 1983) requería un área mínima de 0.0025 veces el área de la sección bruta para el refuerzo longitudinal y transversal. Este refuerzo no debe tener un espacio superior a 450 mm (18 pulg.). Las partes de las paredes de cortante, donde la fibra extrema se sometió a tensiones superiores a 0,2 f’c, deben tener elementos de contorno. Los elementos de contorno tenían que ser proporcionados para soportar todas las cargas gravitatorias factorizadas en la pared, así como los momentos de vuelco resultantes de la carga sísmica. Los elementos de contorno tenían que estar confinados con refuerzo transversal espaciados no más que el menor de: un cuarto de la dimensión mínima del miembro y 4 pulgadas (100 mm). La cantidad mínima de refuerzo transversal fue:

Ash=min {0.3(s.hc.f’c/fy).(Ag/A– 1) ; 0.12s.hc.f’c/fy}

donde hc es la distancia de centro a centro en el plano horizontal de los tirantes de confinamiento, sy es el espaciado vertical de los tirantes. La longitud mínima de desarrollo para las barras rectas requerida por el Código de 1983 fue de 2,5 fydb / √f’c, que tuvo que modificarse para obtener la longitud de empalme traslapada adecuada, según la clase de empalme traslapado.

1989

Los requisitos del código ACI de 1989 (ACI-318, 1989) para las longitudes mínimas de desarrollo y las longitudes de empalmes traslapados cambiaron significativamente, al modificar las longitudes requeridas para el efecto de la cubierta, el espaciado de las barras, el diámetro de las barras y la presencia de recubrimiento epóxico. El Código ACI de 1989 prescribió dos Clases diferentes de empalmes traslapados: Clase A, donde solo se empalma el 50% o menos del refuerzo; y Clase B donde más del 50% del refuerzo se empalma por solape. Para empalmes de Clase A, la longitud del empalme traslapado se toma como la longitud de desarrollo, y para los empalmes de Clase B, la longitud del empalme traslapado se toma como 1,3 veces la longitud de desarrollo. Sin embargo, las disposiciones sísmicas se mantuvieron idénticas a la versión anterior del código. Los requisitos para determinar la longitud mínima de desarrollo en el Código ACI de 1995 (ACI-318, 1995) fueron:

l= 3/40. fy,e/√f’.αβγλ db/((cb+ktr)/db)

Donde, α, β, γ factores de modificación y representan el efecto de la ubicación de la barra, el recubrimiento de la barra, el tamaño de la barra y la densidad del concreto (λ tomado mayor que 1.0 para concreto liviano), respectivamente. El factor, ktr, es el efecto del confinamiento y cb es la distancia máxima entre barras. Las provisiones sísmicas para muros de cortante permanecieron muy similares a la versión anterior.

2008 y 2011

Cabe señalar que el Código ACI de 2008 y 2011 (ACI-318, 2008, 2011) requiere que las longitudes de desarrollo del refuerzo longitudinal se determinen para desarrollar 1,25 veces el límite elástico nominal. El Código ACI de 2011 tenía básicamente la misma expresión para la longitud mínima de desarrollo, pero se reformateó como:

l= 3/40. fy,e/λ√f’tΨe Ψsdb/((cb+ktr)/db)

Donde λ representa la densidad del hormigón (λ se toma menos de 1.0 para el hormigón ligero).  

Asociación Canadiense de Normas y Código Nacional de Construcción de Canadá; 1965-presente

1965

El Código Nacional de Construcción de 1965 de Canadá (NBCC, 1965), subsección 4.5.8 requiere un espesor mínimo de 6 pulgadas (150 mm) para muros de corte de concreto. El espesor requerido fue de 8 pulgadas (200 mm) para las paredes del sótano y los cimientos. Las relaciones mínimas de refuerzo horizontal y vertical para los muros fueron 0,002 y 0,0012, respectivamente.

1973 y 1977

Se introdujeron disposiciones especiales para el diseño sísmico en la Cláusula 19 de la Norma CSA A23.3 de 1973 (CSA, 1973). Las relaciones mínimas de refuerzo horizontal y vertical para muros de flexión dúctiles se incrementaron a 0,0025 y 0,0015, respectivamente. El espaciado máximo del acero fue de 450 mm (18 pulgadas), pero se redujo a 300 mm (12 pulgadas) en la mitad inferior de la estructura. CSA A23.3 requería un espesor mínimo de 6 pulgadas (150 mm) para muros de carga. Se requirió que los muros de corte de concreto de más de 10 pulgadas (250 mm) de espesor tuvieran el refuerzo distribuido uniformemente en cada dirección, colocados en dos capas paralelas a la cara del muro. Se requiere que los muros dúctiles a flexión tengan un refuerzo vertical concentrado cerca de cada extremo del muro diseñado para las acciones combinadas de carga de gravedad y momento de vuelco. En este cálculo, el momento de vuelco no debe ser menor que el momento de agrietamiento. En ningún caso el refuerzo debe ser inferior a 0,002 bwd para acero de grado intermedio o duro de 0,0018 bwd o para acero de grado 60 (414 MPa). No se permitió empalmar más del 50% del refuerzo concentrado en el mismo lugar. Se requirió que las longitudes de los empalmes traslapados fueran 1,7 veces la longitud de desarrollo. El CSA A23.3 (1977) era casi idéntico al Código de 1973, excepto que se utilizaron unidades métricas.

1984

CSA A23.3 (CSA A 23.3, 1984) introdujo el diseño de capacidad en la Cláusula 21-Disposiciones especiales para el diseño sísmico. Los modos de falla frágil, como la falla por corte, se evitaron diseñando la resistencia al corte de las paredes de modo que se puedan desarrollar bisagras de plástico en la base de la pared. La longitud de la zona de compresión por flexión en muros de hormigón sin refuerzo de confinamiento se limitó para garantizar una respuesta dúctil. Los elementos delimitadores de los muros se detallaron para proporcionar confinamiento y evitar el pandeo de las barras limitando el espaciado de los aros cerrados alrededor de las barras de refuerzo verticales concentradas.

2004

Usando un enfoque basado en el desempeño, CSA A23.3 (CSA A23.3, 2004) requiere una estimación de la deriva global del muro de corte de concreto que surge de las fuerzas sísmicas de diseño y luego asegurarse de que la longitud de la zona de compresión en la base del muro no lo haga. no exceder una longitud límite (Adebar et al, 2005). Estas disposiciones también recomiendan la relación mínima de refuerzo de 0,0025 para el refuerzo distribuido uniformemente longitudinal y transversalmente. La separación de estas barras está limitada a 300 mm para la región de bisagra de plástico y 450 mm para otras regiones. El Código requiere que el refuerzo transversal se extienda y ancle dentro de una región de refuerzo concentrado para desarrollar 1.25fy. El refuerzo vertical concentrado, que consta de al menos cuatro barras, se colocará en al menos 2 capas en cada extremo del muro. El refuerzo concentrado mínimo no debe ser inferior a 0,0015 bwlw para las posibles regiones de bisagra plástica y 0,001 bwlw para otras regiones. El refuerzo vertical concentrado debe estar rodeado por tirantes que tengan un diámetro de al menos el 30% del diámetro de la barra más grande y detallado como aros y el espaciamiento no debe exceder el menor de 6 diámetro de barra longitudinal, 24 diámetros de tirante, la mitad del diámetro mínimo. dimensión del miembro o el espacio de unión requerido por demandas especiales de ductilidad. Para asegurar la ductilidad, el código actual requiere que la capacidad de rotación inelástica de la pared en la región de articulación plástica sea mayor que la demanda de rotación inelástica.  

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