2. DISEÑO Y ANÁLISIS DE COLUMNAS
DE CONCRETO ARMADO
• Las columnas son elementos estructurales verticales que están
diseñados para soportar cargas, sometidos principalmente a cargas de
compresión y flexión, aunque puedan estar también en tensión y
flexión, además de solicitaciones de cortante y torsión.
3. En términos generales se pueden diseñar y construir tres tipos de
elementos a compresión (columnas) de concreto armado.
1. Reforzadas con barras
longitudinales y espirales
2. Reforzadas con
barras longitudinales y
estribos.
3. compuestos, reforzados
con perfiles de acero, con
barras longitudinales o sin
estas.
4. Adicionalmente las columnas se pueden dividir en dos categorías
importantes:
1. COLUMNAS ROBUSTAS (COLUMNAS CORTAS).
Para el caso de las columnas robustas, su resistencia depende de las
propiedades de los materiales, en este caso, de la resistencia del
concreto y el acero,. Aquí la relación de esbeltez de la columna es
pequeña, por lo que pueden ignorarse los efectos de esbeltez.
5. 1. COLUMNAS ESBELTAS.
Para las columnas esbeltas, la resistencia se ve reducida por las
deflexiones laterales que pueden ocurrir en el elemento, debido a una
relación de esbeltez grande. Estas deflexiones ocurren debido a que el
elemento puede sufrir un pandeo (elástico o inelástico)
6. ANALISIS POR FLEXO-COMPRESION
• El análisis de los esfuerzos en la sección transversal cambia para
cada combinación de carga axial y momento de flexión.
La resistencia de las secciones a las demandas de flexo-compresión
esta dada por los aportes del concreto en compresión y de las barras
longitudinales de acero en compresión y tensión.
7. COLUMNAS ROBUSTAS
• Compresión pura
• La resistencia nominal máxima en compresión, capaz de
soportar una sección de concreto reforzado, corresponde a:
• Pn = 0,85* f ‘c *Ac + Ast * f ‘y
• Donde:
• Pn = esfuerzo en la sección.
• fs = resistencia a la fluencia del acero.
• f’c = resistencia a la compresión del concreto a los 28 días.
• Ac = área de concreto de la sección transversal.
• Ast = área total de acero en la sección.
8. Para determinar la carga última o carga de diseño en compresión
pura (Pu) de la sección, se deben aplicar los factores de
reducción de la resistencia (ø) y las pequeñas excentricidades
9. • El análisis y el diseño en flexo-compresión para columnas se realizan mediante la
construcción de diagramas de interacción de carga axial y momento de flexión
DIAGRAMAS DE INTERACCIÓN DE COLUMNA
Los puntos particulares de estas gráficas son:
1. Punto de carga axial pura (0, Po), la cual
se calcula con la fórmula dada en la sección
de Compresión Pura
2. Falla balanceada, que se determina
calculando la profundidad del eje neutro, con
la cual el concreto alcanza su deformación
última máxima, mientras que el acero
extremo en tensión alcanza la primera
fluencia (Mb, Pb).
3. Un punto de flexión pura (Mo, 0).
10. Los amarres deben estar dispuestos de tal forma que en cada esquina de la sección
una barra longitudinal sirva de soporte lateral al amarre para este sujetarse de el
con un gancho menor o igual a 135°. Se recomienda que ninguna barra
longitudinal sea colocada a una distancia libre mayor de 150 mm de cada barra de
soporte lateral.
El código ACI y la norma NSR
recomiendan que la separación
mínima de espirales sea de 25
mm y la máxima de 75 mm.
Cuando sean necesario
empalmar barras
longitudinales se debe usar
soldadura o traslapo.
