MEtodo aci

1. HISTORIA DEL CONCRETO
2. MÉTODO
2.1 MÉTODOS DE DISEÑO
Enlaactualidadexisten,básicamente,dosmétodosdediseñoenconcretoarmado:diseñoelásticooporcargasde servicio
y diseño a la rotura o por resistencia última.El primero fue utilizado con mucha fuerza hasta mediados del sigloXX y el
segundo ha adquirido impulso en los últimos cuarenta años.
2.1.1 EL DISEÑO ELÁSTICO parte de la hipótesis que es posible predecir la distribución de esfuerzos en el refuerzoy el
concreto, al ser sometidos a cargas de servicio. Asume un comportamiento elástico de ambos materiales. El diseño
consiste en conseguir que los esfuerzos no excedan los esfuerzos admisibles que son una fracción de la resistencia del
concreto y del esfuerzo de fluencia del acero. En la actualidad, pruebas de laboratoriohan permitidocomprobar que el
complejocomportamientodelconcretoconel pasodel tiempoconllevaaunaconstante redistribuciónde esfuerzosentre
éste y el acero. En el diseño elástico sólo se considera una de éstas distribuciones. Con el tiempo, las condiciones no
consideradas pueden ocasionar la falla. Por otro lado, en el diseño de estructuras, es importante considerar el tipo de
falla,dúctil ofrágil,que presentaunelementobajodeterminadassolicitacionesy,en lamedidade loposible,orientarla
fallasegúnseaconveniente.El métodoelásticonoconsideraeste punto.El métodoelásticotampocodeterminalacarga
que ocasiona la rotura de la pieza y por ello, su factor de seguridad no es conocido.
2.1.2 EL DISEÑO POR ROTURA se fundamentaenla predicciónde lacarga que ocasionala falladel elementoenestudio
y analizael modode colapsodel mismo.Enpruebasde laboratoriose hapodidocomprobarque esposiblepredecirestas
cargas con precisiónsuficiente.Este métodotomaenconsideraciónel comportamientoinelásticodelaceroyel concreto
y por lo tanto, se estima mejor la capacidad de carga de la pieza.
Algunasde las ventajas de este procedimientoson:
1. El diseño por rotura permite controlar el modo de falla de una estructura compleja considerando la resistencia
última de las diversas partes del sistema. Algunos elementos se diseñan con menor margen de seguridad que
otros para inducir su falla primero.
2. Permite obtenerundiseñomáseficiente,considerando ladistribuciónde esfuerzosque se presentadentrodel
rango inelástico.
3. Este métodonoutilizael módulode elasticidaddelconcreto,el cual esvariableconlacarga. Estoevitaintroducir
imprecisiones en torno a éste parámetro.
4. El métodode diseñoala rotura permite evaluarlaductilidadde laestructura.
5. Este procedimientopermiteusarcoeficientesde seguridaddistintosparalosdiferentestiposde carga.
La desventaja de usar este método es que sólo se basa en criterios de resistencia. Sin embargo, esnecesario garantizar
que las condiciones de servicio sean óptimas, es decir, que no se presenten deflexiones excesivas, ni agrietamientos
críticos.Con lamejoraenlacalidaddel concretoyla obtenciónde seccionescadavezmenores,se tiende aperderrigidez
e incrementarlasdeflexionesyel anchode fisuras.Porello,esconveniente usareste métodoencombinaciónconotros
procedimientos para verificar el adecuado comportamiento de las piezas bajo cargas de servicio.
2.2 MÉTODOS DE DISEÑO PROPUESTOS POR EL CODIGODEL ACI
El códigodel ACI ensu últimaediciónde 1999 presentalosdosmétodosde diseñopresentadosenlasecciónprevia.Sin
embargo,da mayor énfasisal diseñoa la rotura y el diseñoelásticoestárelegadoaun apéndice.A lo largodel presente
trabajose desarrollarátansóloel primermétodode diseño,al cual el códigodenominamétodode diseñoporresistencia.
El diseño por resistencia, como ya se indicó, presenta la ventaja que el factor de seguridad de los elementos analizados
puede ser determinado. El código del ACI introduce el factor de seguridad en el diseño a través de dos mecanismos:
amplificaciónde lascargas de servicioy reducciónde la resistenciateóricade la pieza.Las cargas de serviciose estiman

2. haciendo uso de los códigos, reglamentos o normas y el análisis estructural se efectúa bajo la hipótesis de un
comportamientoelásticode laestructura.El códigodel ACIclasificalascargasen:permanentes,sobrecarga,sismo,viento,
empuje del suelo, etc. y propone expresiones para calcular la carga última de diseño.
La carga última de diseño es la suma de las diversas cargas actuantes en la estructura afectadas por un factor de
amplificación. Este factor pretende mostrar la probabilidad que existe de que la carga estimada sea superada en la
realidad. La carga permanente, por ejemplo, es evaluada con mayor precisión que la sobrecarga, por esto su factor de
amplificaciónes menor.La carga de sismo, proveniente de un análisis probabilístico,es mucho más incierta, por ello su
factor de amplificación es mayor que el de las dos anteriores.
Las expresiones que permiten determinar la carga última se denominan combinaciones de cargas y se presentan en la
sección 9.2 del código. De acuerdo a las solicitaciones que actúan sobre un elemento, se propone un juego de
combinaciones.Deberáevaluarsecadaunade ellasydesarrollarel diseñohaciendousode lassolicitacionesmáscríticas.
Simultáneamente alaamplificaciónde lascargas de servicio,el códigopropone lareducciónde la resistenciateóricade
los elementos de concreto armado como un medio para incrementar el factor de seguridad del diseño. La resistencia
teórica o nominal de una pieza es la determinada haciendo uso de los principios presentados en el código del ACI. La
naturaleza misma del concreto armado y fundamentalmente su procedimiento constructivo generan que la resistencia
calculadaenel papel,noseaigualalaverificadaenlarealidad.Losfactoresde reducciónde resistenciaindicanlafracción
de la resistencia nominal que está disponible en un elemento determinado con una cierta certeza probabilística.
El código del ACI aprovecha el uso de los factores de resistencia no sólo para tomar en consideración las posibles
imperfeccionesconstructivasdel concretosinoque ademáslosusapara incrementarlosfactoresde seguridadenpiezas
sometidas a determinadas solicitaciones, ya sea por su tipo de falla o por la importancia de estos elementos dentro del
conjuntoestructural total.Unacolumnaconrefuerzotransversalenespiral,tiene un comportamientomásdúctil queuna
columna con estribos. Por ello el factor de reducción de la primera es mayor. Por otro lado, cuando se paliza una
solicitaciónde flexo-compresión,propiade columnas,el factorde reducciónesmenorque cuandose analiza flexiónpura,
propiade vigas.Esto se debe a que el colapso de una viga es mucho menos perjudicial que el colapso de una columna
En síntesis,el métododediseñodelcódigodelACIconsiste endeterminarlascargasde servicioyamplificarlasde acuerdo
a lascombinacionesde cargaque se presentanenlasección2.2.1.Loselementossediseñanparaque lasiguienterelación
siempre se verifique:
γ1𝑄1 + γ2𝑄2 + ⋯+ γ𝑛 𝑄𝑛 ≤ 𝜑𝑅𝑛 (1-1)
Donde:
γ: Factor de amplificación de la carga
𝑄: Carga
𝜑: ∶ Factor de reducción de resistencia.
𝑅𝑛: Resistencia nominal o teórica del elemento.
Posteriormente al diseño de la estructura, el código propone una verificación de las condiciones de servicio de los
elementos:control de rajadurasycontrol de deflexiones.Encasode ser necesario,el diseñooriginal debereplantearse.
2.2.1 Combinacionesde cargas
Se utilizalasiguiente nomenclatura:
D = Carga muerta
E= Cargas debidasalossismos
F= Cargas debidasa líquidosopresiónlateral de losmismos
H= Cargas debidasaterrenosopresiónlateral de losmismos
L= Cargas vivas,incluyendoimpactosi lohay
Lr = Cargas vivasenazoteaso tejado

3. R= Cargas debidasalluvias
S= Cargas debidasa nieve
T= Efectosde temperatura,contracciónde fragua,deformaciónporel tiempo,asentarnientosdiferencialeso
deformacionesdebidasaconcretoscon deformacióncontrol
U= Resistenciarequeridaparasoportarlas cargas amplificadasosusmomentosofuerzasinternas
W= Carga debidaal viento
La resistenciarequeridaUdeberáserigual o mayorque las cargas amplificadasque se indicanacontinuaciónenlas
ecuaciones(9-1) a (9-7),investigandosiempre cuandounaomás cargas no actúan simultáneamente
Se tendránen cuenta lassiguientesexcepciones:
a) El factor de L en las ecuaciones (9-3) a (9-5) se puede reducir a 0.5 excepto para garajes, áreas de asambleas
públicas y las áreas donde L > 500 kg/m2.
b) Se puede usar 1.3 W enlugar de 1.6 W enlas ecuaciones(9-4) y(9-6) cuandola carga W no ha sidoreducidapor
un factor de dirección.
c) Cuandola carga E se toma como carga de serviciose colocará1.4 E en lugarde 1.0 E enlas ecuaciones(9-5) y(9-
7).
d) Se usará H = O en las ecuaciones (9-6) y (9-7) si la acción de H contrarresta a las acciones de W o E. Cuando la
presiónlateral del terrenoresiste a la acción estructural de otras fuerzas,no se incluiráen H, pero se tendráen
cuenta en el diseño de los elementos.
e) En zonas de posibles inundaciones se usará las combinaciones de cargas de A.S.C.E.-7.
f) En las zonas de anclaje de pretensados se usará un factor de 1.2 sobre la carga máxima de la gata.
La estimacióndel asentamientodiferencial,contracción,creepo variacionesde temperaturadeberábasarse en
unaevaluaciónrealistade losefectosqueocurrenbajocondicionesde servicio.Esdecir,enel diseñonose deben
considerar los efectos más críticos esperados sinolos de ocurrencia más probable. Si en el diseño se toman en
cuenta los efectos de impacto, éstos serán considerados como carga viva, con sus factores de amplificación
respectivos. En la Tabla 1. 1 se incluyen algunos valores típicos de carga viva para el diseño de edificaciones.

4. Tabla1.1 Cargas vivastípicaspara el diseñode edificaciones
2.2.2 Reducción de resistencia
A continuaciónse presentanlosfactores 𝜑de reducciónde resistenciasparadiversassolicitacionesde acuerdoala
sección9.3.2 del códigoACI-318-2002.
 Seccionescontroladasportracción 𝜑 = 0.9
 Seccionescontroladasporcompresión
a) Elementosconrefuerzoenespiral 𝜑 = 0.70
b) Otros elementos 𝜑 = 0.65
Cuando la deformación en el acero a tracción a la resistencia nominal está en los límites entre la sección
controlada por tracción o por compresión, el factor 𝜑 se puede aumentar linealmente entre el valor de 𝜑 de la
seccióncontroladaporcompresiónhasta0.9cuandoladeformaciónunitariaportraccióntieneunlímitede 0.005
(ver análisis de columnas cortas sometidas a flexo-compresión, diagramas de interacción).
 Fuerzacortante o torsión 𝜑 = 0.75
 Compresiónpura,aplastamiento(bearing) 𝜑 = 0.65
 Zonasde anclaje de pretensad 𝜑 = 0.85
 En modelosde elementosreticuladosidealizados(tirantesypuntales)
del apéndice A 𝜑 = 0.75
 Flexiónpuraenelementospretensadoscuandoel anclaje esmenorque
la longitud 1𝑑 𝜑 = 0.75
 Longitudesde desarrollodel capítulo12 del código 𝜑 = 1.00
 En estructurasque dependende pórticosespecialesode nuevosestructuralespararesistirsismos,losfactores
𝜑 se modificancomosigue:
a) Para cualquierelementoestructural que se diseñaresistirefectosde sismo,si suresistencianominalal corte
Vu/ 𝜑esmenorque el corte necesarioparadesarrollarlaresistencianominal alaflexión,Ve,determinadopara

5. lascargas axialesamplificadasmáscríticas,incluyendolosefectosde sismo. 𝜑 = 0.6
b) En diafragmasel factorde reduccióndel corte no excederáel factormínimode reduccióndel corte usado
para loscomponentesverticalesdelsistemaprimariopararesistircargas
laterales. 𝜑 = 0.85
c) ) Para corte en nudoso unionesovigasde conexión 𝜑 = 0.85
 Para concretosimple,sinarmar,para todoslosrefuerzos:flexión,compresión,
fuerzacortante o aplastamiento. 𝜑 = 0.55
 Para estructurashidráulicas:
a) A flexión 𝜑 =
1
1.3
= 0.769
b) A tracción 𝜑 =
1
1.65
= 0.606
c) A fuerzacortante 𝜑 = 0.75