SIMPOSIO: CONCRETOS ESTRUCTURALES DE ALTO COMPORTAMIENTO Y LAS NUEVAS NTC-DF

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC

Carlos Javier Mendoza Escobedo

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC CAMBIOS MAYORES • 𝑓𝐶′ 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑐∗ • Tres niveles de ductilidad: Baja, media, alta • Concretos especiales: alta resistencia, autocompactantes, reforzados con fibras, reciclados, ligero y lanzado • Nueva subsección: Elementos en cimentaciones • Nuevo capítulo: Inspección, evaluación, reparación, rehabilitación y pruebas de carga para estructuras nuevas y existentes • Apéndices nuevos: Procedimiento para calcular factores de reducción y cantidades máximas de acero a flexión y flexocompresión; Modelo Puntal Tensor • Reordenamiento del cuerpo principal de las Normas

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC

MATERIALES CLASES DE CONCRETO: Clase 1 Peso volumétrico, W > 2.2 t/𝑚3 Agregado grueso: calizas o basaltos Estructuras del grupo A o B1

Clase 2 Peso volumétrico, 1.9 < W ≤ 2.2 t/𝑚3 Agregado grueso: andesita Estructuras menores L ≤ 5 m; H ≤ 2 niveles

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC RESISTENCIA A COMPRESIÓN, MÓDULO DE ELASTICIDAD, CONTRACCIÓN POR SECADO Y COEFICIENTE DE FLUJO PLÁSTICO DEL CONCRETO Clase 1 Resistencia normal: 𝑓𝑐′ ≥ 250 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐸𝑐 = 14000 𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐸𝑐 = 11000 𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜀𝑐𝑓 = 0.001 ; 𝐶𝑓𝑝 = 2 Alta resistencia: 𝑓𝑐′ ≥ 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐸𝑐 = 8500 𝑓𝑐′ + 110 000, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐸𝑐 = 8500 𝑓𝑐′ + 50 000, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜀𝑐𝑓 = 0.0006 ; 𝐶𝑓𝑝 = 1.6 Clase 2

𝑓𝑐′ ≥ 200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐸𝑐 = 8000 𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜀𝑐𝑓 = 0.002 ; 𝐶𝑓𝑝 = 4

(caliza) (basalto)

(caliza) (basalto)

(andesita)

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC RESISTENCIAS REQUERIDAS POR DURABILIDAD Clasificación de exposición A1 (Protegidos con membrana impermeable) A2 (En suelos no agresivos) B1 ((Sujetos a humedecimiento y secado) B2 (En ambientes exteriores agresivos) C (En agua con más de 20000 ppm de cloruros) D (En agua dulce (suave) a presión o corriente)

Resistencia a compresión mínima, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 200 200 200 250 500 La requerida para garantizar durabilidad

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC BARRAS DE REFUERZO CORRUGADAS GRADOS

42 Y 52

NMX-C-407-ONNCCE-2007 “VARILLA CORRUGADA DE ACERO PROVENIENTE DE LINGOTE Y PALANQUILLA PARA REFUERZO DE CONCRETO-ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA”.

GRADOS

42 Y 55

NMX-B-457-CANACERO-2013 “VARILLA CORRUGADA DE ACERO DE BAJA ALEACIÓN PARA REFUERZO DE CONCRETOESPECIFICACIONES Y MÉTODOS DE PRUEBA”.

REQUISITOS: a) Los ensayes realizados al material indiquen que el acero tiene fluencia definida y que el esfuerzo de fluencia no excede al nominal en más de 1300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 b) La relación entre el esfuerzo máximo de tensión y el esfuerzo de fluencia no sea menor de 1.25 c) El valor de 𝑓𝑦 para el refuerzo transversal, incluyendo los refuerzos en hélice, no debe exceder 4200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC DISEÑO ESTRUCTURAL 𝑓𝐶′ en lugar de 𝑓𝑐∗ Factores de carga: • Cargas muertas y permanentes • Cargas vivas • Cargas muertas, vivas y accidentales Factores de resistencia: a) Flexión b) Cortante y torsión c) Transmisión de flexión y cortante en losas y zapatas d) Flexocompresión • falla en tensión • núcleo confinado • núcleo no confinado, falla en compresión e) Aplastamiento

1.3 1.5 1.1

0.9 0.75 0.65 0.75 0.75 0.65 0.65

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC ESTRUCTURAS DE DUCTILIDAD BAJA Concreto clase 1 250 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ≤ 𝑓𝑐′ ≤ 700 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Acero de refuerzo Flexión y Flexocompresión: Grados 42 y 52 (acero normal) Grados 42 y 55 (baja aleación) Cortante y torsión Grado 42

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC ESTRUCTURAS DE DUCTILIDAD MEDIA (Q = 3) Concreto clase 1 250 ≤ 𝑓𝑐′ ≤ 700 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Acero de refuerzo: Fuerzas axiales y deflexión producidas por sismo en elementos de marcos y de bordes de muros. Barras corrugadas de baja aleación Grados 42 y 55 (NMX-B-457-CANACERO) Barras corrugadas de acero normal Grados 42 y 52

(NMX-C-457-ONNCCE)

Que cumplan con los requisitos de resistencia y ductilidad prescritos El valor de 𝑓𝑦 para el refuerzo transversal, incluyendo los refuerzos en hélice, no debe exceder 4200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC ESTRUCTURAS DE DUCTILIDAD ALTA (Q = 4) Concreto clase 1

250 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ≤ 𝑓𝑐′ ≤ 550 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 En estructuras diseñadas con un factor de ductilidad, Q igual a 4, y en miembros sujetos a flexocompresión que formen parte de marcos que resistan más de 50 por ciento de las acciones sísmicas y cuya carga axial de diseño 𝑃𝑢 , sea mayor que 0.2 𝑃𝑅𝑂 , donde 𝑃𝑅𝑂 es la carga axial resistente de diseño, solo se podrán usar concreto con valores de 𝑓𝑐′ hasta de 550 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 .

Acero de refuerzo Las mismas especificaciones que para estructuras de ductilidad media.

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC CONSTRUCCIÓN a) Control de calidad en la producción: Concreto clase 1, resistencia normal (𝑓𝑐′ < 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ) 𝜎 ≤ 35 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Concreto clase 1, alta resistencia (𝑓𝑐′ ≥ 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ) 𝜎 ≤ 0.1 𝑓𝑐′ b) Resistencia a compresión media requerida: Concreto clase 1, resistencia normal (𝑓𝑐′ < 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ) 𝑓𝑐 = 𝑓𝑐′ + 1.34 𝜎 ; 𝑓𝑐 = 𝑓𝑐′ + 2.33 𝜎 − 35, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Concreto clase 1, alta resistencia (𝑓𝑐′ ≥ 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ) 𝑃𝑅𝑂 = 𝑓𝑐′ + 1.34 𝜎 ; 𝑓𝑐 = 0.9 𝑓𝑐′ + 2.33 𝜎, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC CRITERIO DE ACEPTACIÓN CONCRETO CLASE 1 a) Resistencia a compresión: Una muestra cualquiera

𝑓𝑐′ < 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓𝑐′ ≥ 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓𝑐′ ≥ 𝑓𝑐′ − 35, 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓𝑐 ≥ 0.9𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Promedio de tres muestras consecutivas

𝑓𝐶

3

≥ 𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓𝐶

3

≥ 𝑓𝑐′ , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

b) Módulo de elasticidad (𝐸𝑐 , 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ): 𝑓𝑐′ < 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓𝑐′ ≥ 400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Caliza

Basalto

Caliza

Basalto

Una muestra cualquiera

12700 𝑓𝑐′

9700 𝑓𝑐′

8500 𝑓𝑐′ + 84800

8500 𝑓𝑐′ + 33200

Promedio de dos muestras consecutivas

13500 𝑓𝑐′

10500 𝑓𝑐′

8500 𝑓𝑐′ + 101100

8500 𝑓𝑐′ + 44100

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC UNIONES DE BARRAS DE REFUERZO a) Traslapes 𝐿𝑡𝑟𝑎𝑠𝑙𝑎𝑝𝑒 ≥ 1.33 𝐿𝑑 ≥ 0.01 𝑓𝑦 − 6 𝑑𝑏 ; 𝑓𝑦 en 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 No se admiten traslapes • Dentro los nudos (uniones viga-columna) • En una distancia de dos veces el peralte del miembro, medida desde el paño del nudo • Donde pueden formarse articulaciones plásticas b) Uniones soldadas o con dispositivos mecánicos • Deben transferir cuando menos 1.25 𝑓𝑦 sin necesidad de exceder 𝑓𝑠 𝑚á𝑥 • En toda sección se unen cuando mucho barras alternas • Las uniones de barras adyacentes no disten entre sí menos de 60 cm.

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC REQUISITOS Y CONTROL DE CALIDAD UNIONES SOLDADAS Requisitos: • El carbón equivalente, calculado a partir del análisis químico del acero, no debe exceder de 0.55 % • Las uniones con soldaduras se deberán realizar de acuerdo con “Structural Welding Code Reinforcing Steel”, AWS D1.4 y AWS D12.1. Uniones soldadas para marcos de ductilidad media y alta Además de los requisitos señalados con anterioridad: • No se deberán usar en una distancia igual a dos veces el peralte del elemento, medido desde el paño de la columna o de la viga, o a partir de las secciones donde es probable que el refuerzo longitudinal alcance su esfuerzo de fluencia • No se permite soldar estribos, grapas, accesorios u otros elementos similares al refuerzo longitudinal requerido por diseño. Control de calidad: • Inspección visual (en al menos 50% de las uniones) • Inspección radiográfica (en al menos 10% de las uniones)

• Ensayes destructivos (en al menos 5% de las uniones) 𝑓𝑠 > 1.25 𝑓𝑦 de la barra; 𝜀𝑠 𝑚á𝑥 >

2 3

𝜀𝑠 𝑚á𝑥 de la barra > 0.04

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC UNIONES CON DISPOSITIVOS MECÁNICOS Requisitos a) Se aceptan dos tipos 1) El Tipo 1 deberá cumplir los requisitos antes señalados 2) El Tipo 2, además, deberá ser capaz de alcanzar la resistencia especificada a tensión de la barra por unir b) Los dispositivos del Tipo 1 no se deberán usar en una distancia igual a dos veces el peralte del elemento medido desde el paño de la columna o de la viga, o a partir de las secciones donde es probable que el refuerzo longitudinal alcance su esfuerzo de fluencia c) Se podrán usar los dispositivos mecánicos Tipo 2 en cualquier lugar Control de calidad • Inspección visual (en al menos 50% del total de las uniones) • Ensayes destructivos (en al menos 5% del total de las uniones efectuadas en obra) Tipo 1: Falla por fractura de la barra fuera de la zona de unión 𝑓𝑠 𝑚á𝑥 > 1.25 𝑓𝑦 de la barra; 𝐸𝑠 (barra-conector) > 0.50% 𝐸𝑠 de la barra Tipo 2: Además de lo especificado para tipo 1: 𝑓𝑠 𝑚á𝑥 (barra-conector) ≥ 𝑓𝑠 𝑚á𝑥 de la barra