Estudio del impacto en cambio normativa ACI18-2019 en diseño al corte de fundaciones para edificios habitacionales

Abstract

El código utilizado en Chile para el diseño de elementos de hormigón armado se basa en el documento ACI 318-08: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary del Instituto Americano de Hormigón (American Concrete Institute, ACI). Dentro de los problemas con las disposiciones presentes en este documento, no se considera la reducción en la resistencia cortante que aporta el hormigón (V_c) al aumentar el tamaño del elemento, fenómeno conocido como efecto de tamaño; tampoco se considera de manera correcta el efecto que tiene la cantidad de cuantía longitudinal, donde se observa un aumento en la resistencia cortante al aumentar su cantidad; y finalmente, se poseen varias ecuaciones para poder determinar V_c, lo que no permite un cálculo simplificado. Producto de esto, en la versión más reciente del código (ACI 318-19), se incorpora en la sección 22.5 Resistencia a cortante en una dirección , el reglamento 22.5.5 V_c para miembros no preesforzados donde se destaca la incorporación del término factor efecto de tamaño λ_s=√(2⁄((1+d/250))) (d en mm) y el término de la cuantía siendo proporcional a (ρ_w )^(1/3). Como objetivo general del estudio se buscó comparar la predicción de la resistencia cortante mediante la ecuación 2019 con el esfuerzo cortante que reciben fundaciones ya existentes, obtenido mediante modelos computacionales, y así ver si las fundaciones chilenas se adecúan de buena manera o no con la actualización de normativa. Para lograr dicho objetivo, se realizaron las siguientes tareas: se realizó una revisión a la normativa ACI 318-19, analizando las ecuaciones y disposiciones para el cálculo de V_c y diseño de fundaciones superficiales; se recolectó 93 planos de fundaciones, con sus respectivos planos de armadura, y 35 modelos computacionales de plantas de fundación, formando una base de datos con 2318 fundaciones, analizadas en ambas direcciones. Mediante el análisis de los datos recolectados, los resultados de este estudio indicaron que las ecuaciones del ACI 318-08 entregan en promedio valores 3.4 veces el valor de la ecuación 2019, considerando el efecto de tamaño; al no considerarlo, esta relación disminuye a un 2.4. Con respecto al nivel de seguridad al aplicar la ecuación 2019 en fundaciones aisladas que soportan muros se obtiene que, considerando V_u en un plano vertical en la cara del muro (caso muy desfavorable), de 1146 casos analizados, el 79% no cumple el requisito de diseño (∅V_c≥V_u) considerando el efecto de tamaño, y al no considerarlo se tiene un 53% del lado inseguro. Luego, considerando V_u a una distancia "d" de la cara del muro (modelo grietas de corte en 45°), de 266 casos analizados el 59% cumplen con el requisito de diseño al considerar el efecto de tamaño, mientras que, al no considerar este efecto, la predicción de v_c^2019 aumenta un 35%, generando que el 99% de los casos cumplan con el requisito de diseño. Por otro lado, de 66 elementos soportados en losas de fundación, la aplicación de esta nueva ecuación nos arroja que un 68% cumplen el requisito de diseño considerando el efecto de tamaño, mientras que, al no considerarlo, se obtiene que un 86% cumplen con ∅V_c≥V_u.