COLUMNAS ESBELTAS
Ing. Cesar Leonidas Cancino Rodas
Docente UPAO
Pequeña introducción
Contenido
1. ¿Columna esbelta?
2. Parámetros que controlan la resistencia de las columnas esbeltas
3. Columnas cargadas concéntrica mente que forman parte de marcos
o pórticos sin desplazamiento lateral (arriostrados)
4. Columnas cargadas concéntrica mente que forman parte de marcos
o pórticos con desplazamiento lateral (no arriostrados)
5. Compresión más flexión
6. Criterios del Código ACI para no tener en cuenta los efectos de
esbeltez
7. Criterios del Código ACI para determinar cuando un pórtico esta
arriostrado
8. Método de amplificación de momentos del Código ACI para pórticos
arriostrados
9. Método de amplificación de momentos del Código ACI para pórticos
no arriostrados
¿Columna esbelta?
Si las dimensiones de la sección
transversal son pequeñas en
comparación con su longitud
Son aquellas columnas cuya
capacidad de carga axial
(resistencia) se reduce debido a
los momentos de segundo orden
causados por la desviación
lateral de la columna (pandeo).
El Código ACI considera a una
columna esbelta cuando su
capacidad de carga axial se
reduce en mas del 5% (¿
sección?)
Parámetros que controlan la resistencia de las
columnas esbeltas
a) Longitud
b) Grado de restricción en los extremos (factor de longitud efectiva)
c) El tipo de estructura de la que forma parte la columna
d) Módulo de Elasticidad
e) Distribución de la sección transversal
2
2
l
EIPcr π=
Articulada en ambos extremos
Material elástico
Material Homogéneo
Recta
Prismática
y
Pn
P falla
(kl/r)lim
Aplastamiento
Pandeo
(kl/r)
KL=0.5LKL=L
KL=0.70L
o: Centro de la curvatura
K: factor de longitud efectiva
KL: Longitud efectiva: Distancia entre los puntos de inflexión
o o
o
Pi: Punto de
inflexión
o
Punto de
inflexión
2
2
=
kl
EIPcr π
Restricción parcial
en los extremos
L
L/2<KL<L
pi
pi
2
2
=
kl
EIPcr π
KL=L KL=2L
pi
pi
pi
pi
KL=2L
pi
2
2
=
kl
EIPcr π
Restricción parcial
en los extremos
L
L<KL<
pi
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1
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2
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kl
EIPcr π
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E
c
Ei
Et
#
Ei: módulo tangente inicial (pendiente correspondiente al
esfuerzo nulo)
Ec: módulo secante (Pendiente de una recta secante a
la curva, que une el punto de esfuerzo cero con otro
cualquiera de la curva
Et: módulo tangente (pendiente en cualquier punto de la
curva)
Deformación
unitaria
Esfuerzo
F`c
0.50F`c
2
2
=
kl
EIPcr π
12
3bh
IX =
b
hX
Y
X
Y
12
3bh
IY =
d
X
Y
X
Y
64
4d
II YX
π
==
X
Y
X
Y
ri
re
64
44 −π
==
ie
YX
rr
II
A
X
I
X
r =
A
Y
I
Y
r =
bhA = 4
2
d
A
π
=
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4
22
ie rr
A
−π
=
yo
∆o
P<Pc
P<Pc
+ =
δ Producto de
Mo + P
producto
de Mo
P<Pc
Me
Me
P<Pc
∆
∆o
yo
y Py
P∆Me
Diagrama de momentos
flectores
M=(P)(y)
P<Pc
yy
∆
P<Pc
P<Pc
Me
Me
Me
Me
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45
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H/2
H
Mo,m
ax
P∆
M
o
Py
P<Pc
H/2
∆o
∆
Mo, max
Mo
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6
x
P<Pc
yo
y
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Pc
P
yoy
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1
1
H/2
H
P<Pc
H/2
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de Mo
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M
e
M
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y
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PcP
PMPMM ooo
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1
1
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PcP
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1
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Mo
P∆
M
Kl/r Mo Mn M
P
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oM
P<Pc
P<Pc
Me
Me
Py
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Pc
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1
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PP
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2
1
40.060.0
M
M
Cm
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P P
H
P P
,
H
Mo,max
P
Mp,max
H+P
Mmax
+ =
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P P
H
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P P
Mo,max
Mp,max
+
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*
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*
ACIdel8-10Ec.1234
2
1
−≤
M
M
r
klu
10.13.2ACI22≤
r
klu
6 7
,
r=0.30h
r= 0.25d
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ou
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P
Q
∆
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∆∆∆∆
9
,
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4
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ACIdel9-10.......Ec...........2MM nsc δ=
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δδδδ
φφφφ
4
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ACIdel10-10....Ec.....................0.1
75.0
1
≥
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c
u
m
ns
P
P
C
δ
( )
ACIdel11-10Ec..................................2
2
ukl
EI
Pc
π
=
( )
ACIdel13-10....Ec.....................
1
4.0
12-10Ec...................
1
20.0
d
gc
d
sesgc
IE
EI
IEIE
EI
β
β
+
=
+
+
=
:
-
,
:
afactorizadtotalaxialcarga
afactorizadpermanenteaxialcarga
=dβ
6 *
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4
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14-10Ec............................4.60.0
2
1
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M
M
Cm
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Columas esbeltas