ACI 318-14 DISEÑO AVANZADO DE PERNOS DE ANCLAJE AL CONCRETO

PROLOGO

CAPITULO 1 EL ANCLAJE EN LA HISTORIA
1.1 Introducción
1.2 Necesidad de las conexiones
1.3 Las juntas de conexión, puntos de coincidencia
1.4 Material de origen del anclaje
1.5 Comportamiento del hierro
1.6 Génesis de uso del hierro como elemento de anclaje
1.7 El hierro forjado como anclaje
1.8 Daños en restauraciones por imitación de técnicas antiguas
1.9 Anclajes de conexión horizontal
1.10 Anclajes de conexión vertical

CAPITULO 2 INTRODUCCION A LOS PERNOS DE ANCLAJE
2.1 Introducción
2.2 Definición de un sistema
2.3 Sistema de anclaje
2.4 Componentes de un sistema de anclaje
2.5 Capacidad resistente de un sistema de anclaje
2.6 Sistema de anclaje dúctil
2.7 Ductilidad
2.8 Ductilidad de un sistema de anclaje o conexión acero-concreto
2.9 Falla o colapso en conexiones no dúctiles
2.10 Definición de perno de anclaje
2.11 Tipos de sistemas de anclaje
2.12 Sistema de anclaje pre-instalado o cast-in place
2.13 Tipos de pernos pre-instalados
2.14 Pernos de anclaje con cabeza o tuerca
2.15 Pernos de anclaje con gancho tipos J o L
2.16 Pernos de anclaje de barras de acero de refuerzo
2.17 Configuración de pernos de anclaje pre-instalados
2.18 Arreglo de pernos de anclaje pre-instalados
2.18.1 Plancha base apoyada en pernos de anclaje con tuercas
2.18.2 Plancha base apoyada directamente sobre el concreto o grout
2.19 Uso de manguitos de anclajes o “sleeves”
2.20 Uso de manguitos de anclajes o “sleeves” metálicos soldados
2.21 Longitud del manguito o sleeve
2.22 Dimensiones de manguitos
2.23 Consideraciones especiales al utilizar manguitos
2.24 Sistema anclaje  post-instalado o post-installed
    2.24.1 Sistema anclaje de expansión
    2.24.2 Sistema anclaje rebajados o cortados
    2.24.3 Sistema anclaje adhesivo
    2.24.4 Anclajes de lechada cementosa
    2.24.5 Anclajes de lechada de polímeros
2.25 ¿Qué es un perno de anclaje con cabeza forjada o headed anchor bolt ?
2.26 ¿Qué es un espárrago?
2.27 ¿Qué es un perno espárrago con cabeza soldada o stud bolt ?
2.28 Ventajas de pernos de anclaje con cabeza forjada o headed anchor bolt
2.29 Desventajas de pernos espárragos con cabeza soldada o stud bolt
2.30 Desventajas de los pernos de anclaje con ganchos J o L
2.31 Proceso de galvanizado en un perno

CAPITULO 3 ESPECIFICACIONES DE PERNOS DE ANCLAJE
3.1 Introducción
3.2 ASTM F1554
3.3 ASTM A307
3.4 ASTM A449
3.5 ASTM A354
3.6 ASTM F593

CAPITULO 4 REQUERIMIENTOS GENERALES DE PERNOS DE ANCLAJE
4.1 Introducción
4.2 Factores de reducción de resistencia, Ø
4.3 Concreto liviano en sistemas de anclaje
4.4 Resistencias máximas del concreto
4.5 Criterios para la selección de un sistema de pernos de anclaje
4.6 Criterios para el diseño de un sistema de pernos de anclaje
4.7 Exigencias para sistemas de anclaje que debieran ser ensayados previamente en laboratorio  ACI 318-14  17.3.2
4.8 Diámetro máximo de pernos de anclaje
4.9 Criterios de corrosión para la selección de un sistema de pernos de anclajes
    4.9.1 Tipos de corrosión en pernos de anclaje
    4.9.2 Opciones para evitar la corrosión
4.10 Lechadas de relleno o grouts

CAPITULO 5 CAPACIDADES RESISTENTES DE PERNOS DE ANCLAJE AL CONCRETO
5.1 Introducción
5.2 Alcance del Código  CAPÍTULO 17 DEL ACI 318-14
5.3 Aplicación del Código
5.4 No aplicación del Código
5.5 Comportamiento y criterios de clasificación de los pernos de anclaje según el ACI 318-14
    5.5.1 Pernos pre-instalados con cabeza forjada en caliente
    5.5.2 Pernos con ganchos en forma de J o L  
    5.5.3 Pernos de anclaje post-instalados de expansión y con sobreperforación en su base
    5.5.4 Pernos de anclaje adhesivos
    5.5.5 Diseño de pernos de anclaje al concreto por efectos cíclicos de fatiga e impacto
5.6 Generalidades de diseño de pernos de anclaje
5.7 Cargas mayoradas de diseño
5.8 Comportamiento sísmico de los pernos de anclaje
    5.8.1 Ubicación de pernos de anclaje en regiones cercanas a articulaciones plásticas
    5.8.2 Casos especiales de  ubicación de pernos de anclaje en regiones cercanas a articulaciones plásticas
5    .8.3 Capacidad resistente a tracción del perno de anclaje bajo acciones sísmicas
5.9 Comportamiento y diseño dúctil de un anclaje
5.10 Comportamiento a tracción de  una conexión dúctil de un peno de anclaje
5.11 Comportamiento a tracción de  una conexión dúctil de un sistema de anclaje
5.12 Requisitos para un sistema de anclaje a tracción satisfactorio al sismo
    5.12.1 Aspecto resistencia
    5.12.2 Aspecto ductilidad del sistema de pernos de anclaje
    5.12.3. Aspecto resistencia y no fluencia de los aditamentos
5.13 Generalidades relativas con el  comportamiento sísmico de una anclaje a tracción
5.14 Comportamiento de una conexión dúctil a corte de un perno de anclaje aislado
5.15 Transferencia de corte en las conexiones de un solo anclaje
5.16 Comportamiento de una conexión dúctil a corte de un sistema de anclaje
5.17 Requisitos para un sistema de anclaje a corte satisfactorio al sismo
    5.17.1 Aspecto ductilidad del sistema de anclaje
    5.17.2 Aspecto resistencia y no fluencia de los aditamentos
    5.17.3 Aspecto capacidad resistente
5.18 Comportamiento de una conexión dúctil de un perno de anclaje aislado solicitado a tensión y corte combinados
5.19 Comportamiento de una conexión dúctil de un sistema de anclaje a tracción y corte simultáneos
5.20 Acero de refuerzo en anclajes
5.21 Diseño del acero de refuerzo de anclaje
5.22 Acero de refuerzo suplementario
5.23 Justificación del acero de refuerzo de anclaje
5.24 Area de acero del refuerzo de anclaje a tracción
5.25 Longitud de anclaje del área de acero del refuerzo de anclaje a tracción
5.26 Métodos de diseño del acero de refuerzo de anclaje
5.27 Acero de refuerzo de anclaje por corte
5.28 Area de acero del refuerzo de anclaje por corte
5.29 Longitud de desarrollo del área de acero del refuerzo de anclaje por corte
5.30 Filosofía de diseño dúctil
5.30.1 Ductilidad de un anclaje
5.30.2 Tenacidad de un anclaje
5.31 Requisitos y premisas para un diseño dúctil
5.32 Mecanismos para lograr diseño dúctil
5.33 Situaciones críticas que requieren diseño de anclaje dúctil

CAPITULO 6 DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE AL CONCRETO
6.1 Introducción
6.2 Distancias al borde, espaciamientos y espesores requeridos para evitar las fallas o colapsos
6.3 Valores diferentes  a los aproximados referidos en el código ACI 318-14
6.4 Distancias de separación de pernos de anclaje a los bordes del concreto
    6.4.1 Distancias mínimas de separación a los bordes de pernos de anclaje
    6.4.2 Distancias mínimas de separación a los bordes de pernos de anclaje para cargas menores que no produzcan falla o colapso y no sometidos a torsión
6.5 Longitud de embebido o de empotramiento del perno de anclaje
6.6 Distancias críticas de borde  cac para pernos de anclaje que no son pre-instalados
6.7 Areas del cono de arrancamiento
    6.7.1 Cono de arrancamiento por tracción
        6.7.1.a  Area de concreto por tracción proyectada para un solo anclajes a tracción, ANco
        6.7.1.b  Area de concreto por tracción proyectada para un grupo de anclajes, ANc
        6.7.1.c  Variaciones del área de concreto por tracción proyectada , ANc
    6.7.2 Cono de arrancamiento por corte
        6.7.2.a  Area de concreto por corte proyectada para un solo anclaje, AVco
        6.7.2.b  Area de concreto por corte proyectada para un grupo de anclajes, AVc
        6.7.2.c  Variaciones del área de concreto por corte proyectada para un grupo de anclajes, AVc
6.8 Tipos de fallas o colapsos de un perno de anclaje
6.9 Tipos de colapsos o fallas por tracción o tensión
6.10 Colapso por tensión en el acero  (ACI 318-14   17.4.1)
    6.10.1 Capacidad resistente del acero de un perno de anclaje en tracción
6.11 Colapso o rotura por tensión en el concreto o “breakout in tension”  (ACI 318-14   17.4.2)
    6.11.1 Capacidad resistencia del concreto al arrancamiento de un perno de anclaje en tracción
6.12 Colapso o falla por deslizamiento a tracción del acero o “pullout”
6.13 Colapso o falla por desprendimiento lateral del concreto en un anclaje con cabeza o “side-face blowout” 
6.14 Capacidad resistente por adherencia en tracción de anclaje adheridos
6.15 Tipos de colapsos o fallas para solicitaciones a corte
6.16 Colapso o falla en el acero por solicitaciones a corte
6.17 Colapso o falla en el acero por solicitaciones a corte o rotura por corte en el concreto o “breakout in shear”  
6.18 Colapso o falla por solicitaciones a corte o rotura por desprendimiento del concreto por cabeceo del anclaje o “concrete pryout strength” 
6.19 Profundidad efectiva de empotramiento o de embebimiento, hef
    6.19.1  Profundidad efectiva de empotramiento o de embebimiento, hef  en anclajes pre-instalados o "cast-in-anchor"
    6.19.2  Profundidad efectiva de empotramiento o de embebimiento, hef  en anclajes post-instalados adheridos
6.20 Interacción de las fuerzas de tracción y cortante
    6.20.1 Diagrama de interacción de las fuerzas de tracción y cortante
    6.20.2 Simplificación del diagrama de interacción tracción-corte
    6.20.3 Simplificación de valores para el diagrama de interacción tracción-corte tri-lineal

CAPITULO 7 EJERCICIOS DE DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE AL CONCRETO
7.1 Ejercicio 7.1 Ejercicio de diseño de perno de anclaje del tipo pre-instalado sujeto a carga de tracción centrada (no corte, no momento)

    7.1.1 Hoja de Cálculo - 7.1 Ejercicio 1
7.2 Ejercicio 7.2 Ejercicio de diseño de perno de anclaje del tipo pre-instalado sujeto a carga de tracción centrada (no corte, no momento).

   7.2.1 Hoja de Cálculo 7.2 - Ejercicio 7.2
7.3 Ejercicio 7.3 Análisis comparativo respecto a las capacidades resistentes del perno de resultados obtenidos de los ejercicios  anteriores 7.1 y 7.2.
7.4 Ejercicio 7.4 Ejercicio de diseño de perno de anclaje del tipo pre-instalado sujeto a carga de corte centrada (no tracción, no momento). La profundidad de empotramiento es pequeña.

    7.4.1 Hoja de Cálculo 7.4 - Ejercicio 7.4
7.5 Ejercicio 7.5 Ejercicio de diseño de perno de anclaje del tipo pre-instalado sujeto a carga de corte centrada (no tracción, no momento) La profundidad de empotramiento es grande.

   7.5.1 Hoja de Cálculo 7.5 - Ejercicio 7.5
7.6 Ejercicio 7.6 Ejercicio de diseño de anclaje dúctil
7.7 Ejercicio 7.7 Ejercicio de tracción y corte en un sistema de pernos
7.8 Ejercicio 7.8 Ejercicio de tracción y corte en un sistema de pernos en una losa de concreto
7.9 Ejercicio 7.9 Ejercicio de tracción y corte en un sistema de pernos en una viga de concreto restringidas por distancias a los bordes en tres lados. La planchas base se encuentra la final de la viga.
7.10 Ejercicio 7.10 Ejercicio de tracción y corte en un sistema de pernos en una viga de concreto restringidas por distancias a los bordes en dos lados. La planchas base se encuentra en la mitad de la viga, ver figuras.
7.11 Ejercicio 7.11 Ejercicio de momento flector y corte en un sistema de pernos en una columna de concreto en un nodo viga-columna restringido por cuatro lados. La plancha metálicas se ubica dentro del nodo viga-columna, ver figuras.
7.12 Ejercicio 7.12 Ejercicio de momento flector y corte en un sistema de pernos en una columna de concreto en un nodo viga-columna restringido por tres  lados. La plancha metálicas se ubica dentro del nodo viga-columna, ver figuras.

CAPITULO 8 EVALUACIONES DEL CONOCIMIENTO DE DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE
8.1 Examen 1
    8.1.1 Solución Examen 1
8.2 Examen 2
    8.2.1 Solución Examen 2
8.3 Examen 3
    8.3.1 Solución Examen 3
8.4 Examen 4
    8.4.1 Solución Examen 4

 

CAPITULO 9 HOJAS DE CALCULO INTERACTIVAS
HOJA DE CALCULO - PERNOS DE ANCLAJE PEDESTAL CON REFUERZO

HOJA DE CALCULO - PERNOS DE ANCLAJE PEDESTAL SIN REFUERZO

HOJA DE CALCULO - PERNOS DE ANCLAJE EN VIGAS O COLUMNAS

HOJA DE CALCULO - PERNOS DE ANCLAJE EN LOSAS O MUROS


FIN