Aci 318 apendice d

1ANC 302: ACI 318-11 Overview
Disposiciones sísmicas para el diseño de anclajes
postinstalados de conformidad con el Código ACI
318-11 Apendice D / 14

Agenda
• Cambios en el Código ACI 318-08
• ACI 318-11 / 14 requisitos generales para anclajes químicos
• ACI 318-11 / 14 consideraciones sísmicas
• ACI 318-11 / 14 instalación de anclajes e inspección
• Resumen

Steelelement
Concretebreakout
Pullout/pullthrough
Design Strength in
Tension (φNn)
Design Strength in
Shear (φVn)
Interaction
Equation
BondStrength
SideFaceBlowout
Steelelement
Concretebreakout
Concrete/Bondpry-out
Concretepry-out
Resistencia Nominal
en Tensión (Nn)
Factored Tension
Load (Nua)
Factored Shear
Load (Vua)
Resistencia Nominal
en Corte (Vn)
Provisiones Generales de Diseño

 Check Minimum Dimensions
 Part 8 of Appendix D for cast-in-place anchors
 Evaluation Service Reports for post-installed anchors
Edge
Distance (c)
Base
Material
Thickness (h)
Anchor
Spacing (s)
Before You Begin a Strength Design Calculation...
 Values in Appendix D for post-installed anchors are “GUIDE VALUES” !
 Not intended to be used for design

IBC-xxxx
International Building Code
ACI 318-xx
Building Code Requirements for Structural Concrete
Appendix D
Anchoring to Concrete
Strength Design provisions for
cast-in-place & post-installed anchors
AC193
pre-qualification tests for
mechanical anchors
(ACCEPTANCE CRITERIA)
ACI 355.2
mechanical anchors
(TEST STANDARD)
ESR
Strength Design – The Code Landscape
ESR: Translates test data into design data
Chapter 19 - CONCRETE
design provisions for cast-in-place
& post-installed anchors
AC308
adhesive anchors
(ACCEPTANCE CRITERIA)
ACI 355.4
adhesive anchors
(TEST STANDARD)

Panorama general sobre el Código IBC 2009
Apéndice DCriterios de Aceptación
ACI 355.2
(Anclajes Mecánicos)
AC 308
(Anclajes Químicos)
AC 193
ACI 318-08IBC 2009
El diseño de Anclajes Mecánicos es conforme al ACI 318-08, Apéndice D.
Los Anclajes Químicos se diseñan con base en lo provisto en el AC308.

Panorama general sobre el Código IBC 2012
Apendice D / Chapter 17Criterios de Aceptación
ACI 355.2
AC 308
AC 193
ACI 318-11 / 14IBC 2012
ACI 355.4
Las pruebas realizadas con AC308 deberán ser compatibles con las del ACI 355.4.
Publicado en Mayo 2011 Publicado en Agosto 2011
Adoptado por MD, MO, SD, WY

 ACI 318-08 is used with IBC 2009
 ACI 318-08, Appendix D contains provisions for cast-in-place and
post-installed mechanical anchors.
 IBC 2009, Chapter 19 contains provisions for cast-in-place and
 ICC-ES AC308 provisions for adhesive anchors are given in ESR’s.
 ACI 318-11 is used with IBC 2012
 ACI 318-11, Appendix D contains provisions for cast-in-place anchors,
post-installed mechanical and adhesive anchors.
 IBC 2012, Chapter 19 contains provisions for cast-in-place and
 ICC-ES AC308 provisions for adhesive anchors removed from ESR’s.
Strength Design – Code Provisions

ACI 318 and ICC-ES Acceptance Criteria
 Anchors in concrete used to transmit structural loads
• Between connected structural elements
• Between safety-related attachments and structural elements
• Also reference ASCE-7-xx for other types of anchorages.
 Provisions consider the influence of Cracked Concrete and Seismic Loads
 Provisions of Appendix D and IBC can be used directly for cast-in-place
anchor design
 Post-installed anchor design based on testing in accordance with
• ACI 355.2 and ICC-ES AC193 (mechanical anchor systems)
• ACI 355.4 and ICC-ES AC308 (adhesive anchor systems)
Strength Design – Key Design Provisions

Cracked Concrete – What Is It?
 Concrete cracks develop from internal tensile stresses induced by
 External forces – flexure, etc.
 Volumetric changes - shrinkage
 Creep

Influence of Cracked Concrete on Anchors
 Cracks can cause a reduction in the ultimate load the anchor can resist
 Cracks can cause an increase in the amount of displacement the anchor
undergoes at ultimate load
 Cracks influence the capacity of cast-in-place and post-installed anchors
Strength Design – Cracked Concrete Provisions

Strength Design – Overview of Seismic Provisions
 Pertain to Seismic Design Categories C, D, E or F
 Connection design for structures, equipment, non-building
structures, safety-related attachments
 Anchors will be subjected to an ultimate load

Earthquake clearly lead to concrete cracks that
significantly change the anchor load transfer
• As a cracks intersect the anchor the load transfer will be changed due
to an unsymmetrical distribution of the anchor loads.
Anchor’s aptness in cracks is a starting point for seismic
crack plane

Nsa = nominal steel strength in tension
Calculate for cast-in-place anchors, mechanical
anchors, adhesive anchors.
Ncb and Ncbg = nominal concrete breakout strength in tension
anchors, adhesive anchors.
Npn , Nag and Nag = nominal pullout/bond strength in tension
Calculate pullout strength for cast-in-place
anchors, mechanical anchors and HIT-Z.
Calculate bond strength for adhesive anchors.
Nsb and Nsbg = nominal side-face blowout strength in tension
Calculate for cast-in-place anchors only.
Figures taken from ACI 318, Appendix D
Strength Design - Nominal Tension Strengths

Steelelement
Concretebreakout
Pullout/pullthrough
Design Strength in
Tension (φNn)
BondStrength
SideFaceBlowout
Nominal Strength in
Tension (Nn)
Factored Tension
Load (Nua)
Tension Strength Design Provisions
φsteel Nsa > Nua,I
φconcrete Ncbg > Nua
φconcrete Npn > Nua,I
φbond Nag > Nua
φconcrete Nsbg > Nua
steel
concrete
breakout
pullout
bond
side-face
blowout

Vsa = nominal steel strength in shear
Vcb and Vcbg = nominal concrete breakout strength in shear
Vcp and Vcpg = nominal pryout strength in shear
Figures taken from ACI 318, Appendix D
Calculate for cast-in-place anchors, mechanical anchors
and adhesive anchors.
Strength Design - Nominal Shear Strengths
anchors and adhesive anchors.
anchors and adhesive anchors.

Steelelement
Concretebreakout
Pullout/pullthrough
Design Strength in
Tension (φNn)
Design Strength in
Shear (φVn)
Interaction
Equation
BondStrength
SideFaceBlowout
Steelelement
Concretebreakout
Concrete/Bondpry-out
Concretepry-out
Nominal Strength in
Tension (Nn)
Factored Tension
Load (Nua)
Factored Shear
Load (Vua)
Nominal Strength in
Shear (Vn)
General Strength Design Provisions

φ Nn
0.2 φ Nn
0.2 φ Vn φ Vn
NN
VN
tri-linear equation
Interaction of Tensile and Shear Forces
parabolic equation
Nua
φN N
5/3
Vua
φV N
5/3
+
Nua
φN N
Vua
φV N
+
< 1.0
< 1.2
PROFIS ANCHOR CHECKS BOTH EQUATIONS

Cambios significativos de ACI 318-08 a
ACI 318-11 Apénndice D / 14 Cáp. 17
Resistencia nominal del concreto a la falla por cortante3
Disposiciones para Anclajes Químicos4
Disposiciones para Diseño Sísmico5
Instalación y supervisión de Anclajes6
Resistencias de Diseño2
Factores de corrección para concreto ligero1

Factores de modificación para concreto ligero
ACI 318-08 ACI 318-11 /14
D.3.6 – Los factores de modificación para concreto
ligero se tomarán como;
Anclajes preinstalados con falla en el
concreto………………………………………........1.0 λ
Anclajes mecánicos y químicos considerando la falla en
el concreto………………………………………....0.8 λ
Anclajes químicos cuando fallan por adherencia de
acuerdo a la Eq. (D-22)……………………..........0.6 λ
Donde λ se determina de acuerdo con 8.6.1. Se
permitirá un valor alterno de λ a siempre y cuando se
cuente con pruebas experimentales conforme a ACI
355.2 o ACI 355.4.4.1.12 – Concretos ligeros con agregados finos
livianos: Para ACI 318-08, cuando se utilicen anclajes,
el factor de modificación λ a o λ respectivamente, para la
falla en el concreto deberá tomarse como 0.6 en lugar
de lo mencionado en ACI 318-08 D.3.4 (2009 IBC).
Adicionalmente, la resistencia a la extracción Np,cr ,
Np,uncr y Np,eq deberá multiplicarse por 0.6 según
corresponda.
4.1.12 – Concretos ligeros con agregados finos
livianos: Para ACI 318-11, cuando se utilicen anclajes,
el factor de modificación λ a o λ respectivamente, para la
falla en el concreto deberá tomarse como 0.6 en lugar
lo mencionado en ACI 318-11 D.3.6 (2012 IBC).
Adicionalmente, la resistencia a la extracción Np,cr ,
Np,uncr y Np,eq deberá multiplicarse por 0.6 según
corresponda.
Los valores del Apéndice D son indicativos, los del ICC-ES ESR son valores específicos.
No existen factores de
modificación para anclajes
post-instalados en concreto
ligero

Resistencias de diseño nominal
ACI 318-08 ACI 318-11 /14
D.5.1.2 – La resistencia nominal de un anclaje a
tensión, Nsa, no debe exceder:
(D-3)utaNsesa fnAN ,=
D.5.1.2 – La resistencia nominal de un anclaje a
tensión, Nsa, no debe exceder:
(D-2)
utaNsesa fAN ,=
D.6.1.2 – La resistencia nominal de un anclaje o
un grupo de anclajes a cortante, Vsa, no debe
exceder:
(D-19)
(D-20)
utaVsesa fnAV ,=
utaVsesa fAnV ,6.0=
D.6.1.2 – La resistencia nominal de un anclaje o
un grupo de anclajes a cortante, Vsa, no debe
exceder:
(D-28)
(D-29)
utaVsesa fAV ,=
utaVsesa fAV ,6.0=

Resistencias de diseño
ACI 318-08 ACI 318-11 / 14
Las Resistencias de Diseño (φNn y φVn)
se comparan con los estados de carga
factorizada considerando un modo de
falla determinado.
 La Resistencia de diseño del acero
(tensión y cortante) y la resistencia de
diseño a la extracción por tensión
deberá revisarse para un anclaje y
contra el anclaje de mayor tensión.
 (φNn > Nua,i) y (φVn > Vua,i)
 El resto de resistencias de diseño en
tensión y cortante se calculan para el
grupo de anclaje y se comprueba con
la carga factorizada
 (φNn > Nua) y (φVn > Vua)
Las Resistencias de Diseño (φNn y φVn)
se calculan para un grupo anclajes y se
comparan contra la carga total
factorizada.

Resistencias de diseño comparadas contra
cargas factorizadas

Resistencia nominal a la falla por cortante (Vb)
ACI 318-08 ACI 318-11 /14
D.6.2.2 – La resistencia nominal del concreto a
la falla por cortante de un anclaje en concreto
fisurado, Vb, debe ser la menor de (a) y (b):
(a) (D-33)
(b) (D-34)
( )
5.1
1
2.0
'7 acaa
a
e
b cfd
d
l
V λ














=
( )
5.1
1'9 acab cfV λ=
D.6.2.2 – La resistencia nominal del concreto a
la falla por cortante de un anclaje en concreto
fisurado, Vb, no debe exceder:
(D-24)( )
5.1
1
2.0
'7 aca
a
e
b cfd
d
l
V λ














=
 La limitación impuesta por la Ecuación (D-34) es aplicable debido a que no se
tiene una influencia significativa de la rigidez (le) ni del diámetro (da) cuando se
utilizan anclajes con diámetros grandes.
 La ecuación (D-33) para anclajes de diámetros pequeños y profundidad
empotramiento pequeñas.
 La ecuación (D-34) para anclajes de diámetros grandes y profundidad
empotramiento mayores.

Resistencia nominal a la falla por cortante(Vb)
ACI 318-08 ACI 318-11 /14
D.6.2.3 – Para pernos de cabeza
preinstalados, tornillos con cabeza o gancho,
que están soldados en forma continua a
aditamentos de acero, Vb, no debe exceder:
(D-35)
revisarse contra
(D-34)
( )
5.1
1
2.0
'8 acaa
a
e
b cfd
d
l
V λ














=
( )
5.1
1'9 acab cfV λ=
D.6.2.3 – Para pernos de cabeza
preinstalados, tornillos con cabeza o gancho,
que están soldados en forma continua a
aditamentos de acero, Vb, no debe exceder:
(D-25)
( )
5.1
1
2.0
'8 aca
a
e
b cfd
d
l
V λ














=
 La Ecuación (D-35) es utilizada para anclajes ( preinstalados ) que se
encuentren rigidizados por una placa o accesorio
 Ecuación (D-34) también se comprueba
 Vb = mínimo { valor de (D-34) : valor de (D-35) }

Agenda
• Resumen

Los anclajes químicos deben evaluarse para
cumplir con el diseño por resistencia conforme a:
 El ICC-ES AC308 (Criterio de Aceptación) se utiliza para calificar los
anclajes químicos cuando se utiliza el IBC.
 El ACI test standard ACI 355.4 se utiliza para evaluar los anclajes
químicos cuando se utilice ACI 318-11 / 14, Apéndice D.

D.5.5.1 – La resistencia nominal a tensión por adherencia, Na, de un anclaje químico individual o
Nag de un grupo de anclajes químicos, no debe exceder:
(a) Para un anclaje químico individual:
(b) Para un grupo de anclajes químicos:
baNacpNaed
Na
Na
a N
A
A
N ,,
0
ψψ=
 La resistencia nominal a tensión por adherencia se calcula para un
anclaje químico individual o para un grupo de anclajes.
 La resistencia de diseño por adhesión (φNa o φNag) se calcula
multiplicando la resistencia nominal por el factor de reducción φ. –Este
factor se obtiene de los reporte de pruebas a estos anclajes.
(D-18)
(D-19)baNacpNaedNaec
Na
Na
ag N
A
A
N ,,,
0
ψψψ=
ACI 318-11 /14
Revisiones anclaje químico D.5.5

Área del anclaje químico con base en cNa
1100
10 uncr
aNa dc
τ
= (D-21)
cNa cNa
cNacNa
ANa0
( )2
0 2 NaNa cA = (D-20)
( )( )2211 aNaaNaNa csccscA ++++=
cNa s1 ca1
cNas2ca2
ANa
ACI 318-11 / 14
Área de influencia para un anclaje químico
sin considerar la distancia al borde
Área de influencia proyectada para un grupo de
anclajes químicos considerando las condiciones
de borde y separación entre estos.
Proyección de la distancia
al borde

Los factores de modificación Y se basan en cNa
 e’N = distancia entre fuerza de tensión resultante y los anclajes a
tensión.
 Solo se calcula para el grupo de anclajes
 ca,min = distancia menor al borde< cNa
 cac = distancia critica al borde
 Con referencia al reporte de evaluación del anclaje
 no ψg,Na factor de modificación para resistencia
 Requerido de acuerdo a AC308
ACI 318-11 /14






+
=
Na
N
Naec
c
e'
1
1
,ψ
Na
a
Naed
c
c min,
, 3.07.0 +=ψ






=
ac
Na
ac
a
Nacp
c
c
c
c
:max min,
,ψ
Excentricidad Distancia al borde Separación

D.5.5.2 - La resistencia nominal por adherencia de un
anclaje químico a tensión en concreto fisurado, Nba ,
será menor que:
Nba = λa τcr π da hef (D-22)
El esfuerzo de adherencia , τcr , deberá tomarse del 5
por ciento de los resultados de las pruebas de acuerdo
a ACI 355.4.
 Nba es la resistencia nominal (idealizada) por adherencia para un anclaje
químicos.
 Nba se multiplica por los factores de influencia de área (ANa / ANa 0),
excentricidad (Ψec,Na), distancia al borde (Ψed,Na), separación (Ψcp,Na) para
determinar Na and Nag.
 τcr o τuncr se tomaran de los reportes de pruebas de evaluación.
Resistencia nominal por adherencia Nba
baNacpNaed
Na
Na
a N
A
A
N ,,
0
ψψ=
baNacpNaedNaec
Na
Na
ag N
A
A
N ,,,
0
ψψψ=
ACI 318-11 / 14

D.4.1.2 - Para el diseño de anclajes químicos que deban
resistir cargas sostenidas de tensión, en adición con D.4.1.1
0.55 φ Nba > Nua,s (D-1)
Donde Nba se determina de acuerdo con D.5.5.2.
 Calcular Na o Nag conforme D.5.5.1 y calcularlo como 0.55 φ Nba si el anclaje
estará sometido a cargas sostenidas de tensión.
 Nba = λa (τcr o τuncr )π da hef de acuerdo a (D-22) para un anclaje
 Factor de reducción de resistencia (φbond ) determinado del reporte de pruebas
de evaluación.
 Nua,s = la mayor de las cargas de tensión sostenida
 La mayor carga de tensión sostenida para un anclaje conforme D.3.5
 Se asume Nua,s es aplicada para mas de 50 años a 21.1 0C
 Se asume Nua,s es aplicada para mas de 10 años a 43.3 0C
Los anclajes químicos también deben ser
revisados para cargas sostenidas
ACI 318-11

Agenda
• Resumen

 Conexión en la que
rige una falla dúctil en
el anclaje
 Conexión en la rige
una falla por fluencia
dúctil en el accesorio
 Conexión diseñada
para un modo de falla
no dúctil
Consideraciones para diseño Sísmico
ACI 318-08

D.3.3.4.3(a)
(1) (Nua,steel / 1.2Nsteel) > (Nua / Nn) grupo de anclajes
 Nn = mínimo {Ncbg , Npn , Nsbg , Nag}
(2) Calcular la resistencia de diseño si (1) se satisface
 Nua < φsteel Nsteel
 Nua < 0.75φ Nn
 Nn =mínimo {Ncbg , Npn , Nsbg , Nag}
D.3.3.4.3(b y c)
 Resistencia del accesorio < φsteel Nsteel
 Resistencia del accesorio < 0.75φ Nn
 Nn = mínimo {Ncbg , Npn , Nsbg , Nag}.
D.3.3.4.3(d)
 Nua incluyendo el factor de “sobre
resistencia” Ω0
 Nua < 0.75φ Nn
Consideraciones para diseño sísmico: Tensión
ACI 318-11 / 14
el anclaje
no dúctil

D.3.3.4.3(a)
(1) (Nua,steel / 1.2Nsteel) > (Nua / Nn) grupo de anclajes
 Nn = mínimo {Ncbg , Npn , Nsbg , Nag}
(2) Calcular la resistencia de diseño si (1) se satisface.
 Nua < 0.75φ Nn
 Nn =mínimo {Ncbg , Npn , Nsbg , Nag}
el anclaje
ACI 318-11 /14
 D.3.3.4.2 - E > 0.2 Nua

D.3.3.4.3(b and c)
 Resistencia del accesorio < φsteel Nsteel
 Resistencia del accesorio < 0.75φ Nn
design provisions : TensionACI 318-11
 D.3.3.4.2 - E > 0.2 Nua

D.3.3.4.3(d)
 Nua incluyendo el factor de “sobre
resistencia” Ω0
 Nua < 0.75φ Nn
ACI 318-11
 D.3.3.4.2 - E > 0.2 Nua
no dúctil

D.3.3.5.3(c)
 Vua incluyendo el factor de “sobre
resistencia” Ω0
 Vua < φsteel Vsteel
 Vua < 0.75φ Vn
 Vn = mínimo {Vcbg , Vcpg }
Consideraciones para diseño sísmico: Cortante
No existen disposiciones para falla dúctil para anclajes sujetos a corte
ACI 318-11 /14
D.3.3.5.3(a y b)
 Resistencia del accesorio < φsteel Vsteel
 Resistencia del accesorio < 0.75φ Vn
 Vn = mínimo {Vcbg , Vcpg }.
no dúctil

Agenda

 Nuevas disposiciones clave para anclajes químicos
 Se incluye la instalación sobre cabeza
 Se requieren instaladores certificados
 ACI/CRSI Adhesive Anchor Installation Certification o
equivalente
 El examen escrito tiene una duración de 90 minutos y consta
de 75 preguntas de opción múltiple
 El examen práctico se divide en dos partes, la Parte 1
colocación de anclajes verticales en piso y la Parte 2 anclajes
verticales sobre cabeza
ACI 318-11 / 14
Requisitos de certificación
D.9.2.2 – La instalación de anclajes químicos horizontales o inclinados sobre cabeza
que deban resistir cargas permanentes de tensión, deberán realizarse por personal
certificado por medio de un programa aplicable de certificación. La certificación debe
incluir pruebas escritas y practicas de acuerdo con el programa “ACI/CRSI Adhesive
Anchor Installer Certification” o equivalente.

ACI 318-11
Requisitos de instalación e inspección
D.9.2.4 – La instalación de anclajes químicos con orientación horizontal o inclinada
sobre cabeza que deban resistir fuerzas permanentes de tensión deberán hacerse bajo
supervisión permanente de personal especializado y aprobado para este propósito por
la autoridad competente. El inspector especializado deberá producir informes para el
profesional facultado para el diseño y para la autoridad competente en los cuales se
indique la composición de los materiales empleados y la instalación realizada conforme
a las disposiciones vigentes y a las instrucciones impresas de instalación por parte del
fabricante.

 ACI 318-11 / 14 se utiliza con IBC 2012
 ACI cuenta con disposiciones para anclajes en el Apendice D
 IBC 2012 menciona disposiciones para anclajes en la seccion 1909
 ACI 318-11 /14, el Apendice D incluye anclajes quimicos
 La calificacion de los anclajes quimicos estan en ACI 355.4
 ACI 318-11 /14 incluye las modificaciones para condiciones sismicas del
ACI 318-08
 Ductile anchor element check for tension but not shear
 Overstrength factor used when ductility is not satisfied
 IBC 2012 seismic provisions similar to ACI 318-08, Appendix D provisions
 Certification and inspection are required for adhesive anchor installation
 When the anchor is subjected to sustained loads
 When the anchor is installed in a horizontal, upwardly inclined
and overhead position
Summary of ACI 318-11 Appendix D / ACI 318-14
Chapter 17
ACI 318-11

Aci 318 apendice d

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