COLUMNAS CORTAS CARGADAS AXIALMENTE

Las columnas son elementos que sostienen principalmente fuerzas de compresin. Las columnas pueden eventualmente estar sometidas adems a momentos que flexionen si seccin respecto de uno o dos de sus ejes. Nos referimos a columnas cortas cuando la resistencia de estos elementos est solamente determinada por su geometra y por la resistencia de sus materiales. Nos referimos a columnas esbeltas cuando su resistencia est determinada adems por su esbeltez, la que produce aumentos en los momentos debido a la presencia de deformaciones laterales. En la generalidad de los casos las armaduras longitudinales de las columnas estar formada por barras de acero redondas. PRINCIPIOS BSICOS 1. La distribucin de deformaciones en la seccin de la columna es lineal.

2. No hay deslizamiento entre el acero y el hormign (existe compatibilidad entre las deformaciones del acero y del hormign).

3. Para efecto del clculo de la resistencia, la deformacin unitaria mxima en el hormign es de 0,003

4. La resistencia a traccin del hormign es despreciable.

En algunos casos particulares el esfuerzo longitudinal podr estar dado por perfiles de acero. El refuerzo transversal de una columna puede estar formado por espiral continua en el caso de secciones redondas, o por estribos en diversos arreglos. En la generalidad de los casos las armaduras longitudinales de las columnas estar formada por barras de acero redondas.

Cuando una columna es cargada axialmente

normalmente el acero alcanza la fluencia antes de

que el hormign llegue a su acortamiento

mximo. Cuando el acero fluye, la columna

deformar axialmente y se alcanzar la

resistencia mxima cuando el hormign alcance

un mximo. Si el acero es muy resistente, o se

dispone de mucha cuanta, ocurrir a la inversa.

El hormign alcanzar su resistencia antes de que

el acero fluye. En este caso, la resistencia mxima

se alcanzar cuando debido a la deformacin en

la seccin, el acero alcance la fluencia

Graf. Esfuerzo-def. para hormign, en carga lenta, a vel. de

ensayo de

cilindro.

Luego, la resistencia mxima de la columna no vara apreciablemente con la

historia de la carga. En la vecindad de la resistencia mxima las capacidades

del hormign y del acero se suman. La resistencia del hormign en una

columna cargada axialmente es de 0,85fc. Esta diferencia dice relacin con

efectos de la forma de las secciones en relacin al cilindro del cual se

determina fc, y a la sedimentacin del rido grueso en el elemento encofrado.

La carga mx. en una columna puede escribirse:

yststgco fAAAfP 85.0

Ag: rea de la seccin bruta de la columna

Ast: seccin total de acero longitudinal disponible en la seccin

Las columnas con acero de confinamiento continuo, o con estribos, o sin confinamiento, ofrecen un comportamiento similar hasta la resistencia mxima. La ausencia de acero transversal, o su escasa presencia, hace que cuando la columna alcance su resistencia mxima falle de inmediato debido al pandeo del acero longitudinal.

La presencia de acero de confinamiento continuo y espaciado de manera adecuada evita al pandeo de las barras

longitudinales, y permite que una vez alcanzada la resistencia mxima, la columna pueda seguir recibiendo carga. El

acero transversal continuo produce un aumento en la resistencia mxima del hormign, y tambin de su mximo

acortamiento.

La presencia de acero transversal discontinuo (estribos) no mejora la resistencia a compresin del hormign, sin embargo si mejora de manera significativa la ductilidad de los elementos. Zunchado: Tipo de armado en espiral que, en un elemento alargado de hormign armado (como un pilar o un pilote), evita las deformaciones transversales.

La resistencia ltima de una columna corta con carga axial se determina reduciendo la carga mxima por el factor de reduccin de resistencia: Confinamiento continuo: fi=0,7 Confinamiento con estribos: fi=0,65 La falla a flexin produce efectos locales, la

falla a compresin puede producir desde un colapso parcial.

COLUMNAS CORTAS CARGADAS EXCNTRICAMENTE Es poco frecuente que una columna no experimente flexin. Los elementos estructurales que llegan a las columnas (vigas y losas), as como los efectos de la construccin continua, hacen inevitable que las columnas experimenten flexin. La combinacin de carga axial con momento flector ser descompuesta como la carga axial dispuesta con una excentricidad e=Mu/Pu

Seccin

CENTROIDE PLSTICO: Este punto corresponde al lugar donde aplicada la carga mxima, la seccin alcanza su mxima

resistencia sin flexin, es decir con deformacin uniforme, y la forma de ubicarlo es haciendo un balance de momentos

de las fuerzas internas respecto del centroide de As, con la carga externa Po aplicada en el C.P. En secciones simtricas

donde As=As, el centroide plstico coincide con el centro de gravedad de la seccin.

Ocurrir una FALLA BALANCEADA cuando el acero en traccin alcance la fluencia simultneamente al acortamiento de

0,003 en la fibra extrema comprimida.

FALLA DUCTIL Y FRGIL

En columnas en flexocompresin no siempre puede evitarse la falla en compresin, porque sta no solo depende de

la cuanta de acero, sin que adems depende del nivel de carga axial. Ocurrir falla dctil si la carga axial ltima es menor

a la carga balanceada; y por el contrario, ocurrir falla frgil si la carga axial ltima es mayor a la carga balanceada. Ntese

que en el caso de flexocompresin no existe el concepto de cuanta balanceada por que la cuanta que produce la falla

balanceada tiene relacin con la carga axial de diseo.

Si Pu y y cPb, entonces la falla es fragil, y c=0,003; fscb. (Acero no alcanza la fluencia)

La manera de describir los pares Pu, Mu que una

columna puede resistir es a travs del diagrama de

interaccin. Esta figura encierra el lugar comn de

todos los pares que una columna dada puede tomar

con xito.

Cualquier par Pu, Mu que caiga fuera del diagrama

no podr ser resistido por la seccin.

Ntese que la lnea punteada del diagrama

corresponde a los casos donde c>h, es decir cuando

la seccin completa est comprimida, de manera no

uniforme.

FACTOR DE REDUCCIN DE RESISTENCIA EN

ELEMENTOS EN FLEXO COMPRESIN

Cuando la carga axial es pequea, la resistencia

mxima se alcanza con el inicio de la fluencia en el refuerzo traccionado, luego para estos casos es razonable admitir

un valor de mayor. Cuando la carga axial se reduce a cero, el elemento queda en flexin pura, por lo que es aceptable

usar el valor de para flexin, esto es 0,9. Cuando la flexin es nula, el elemento est en compresin pura por lo que

debe usarse para compresin. En toda la zona entre este caso, y la falla balanceada, va a predominar la falla en

compresin, por lo que debe usarse el correspondiente valor de .

Para las secciones en que t0,005, el valor del factor corresponde al de la falla dctil, esto es 0,9.

7,010

1509,0

65,010

209,0

gA

cf,

nP,

gA

cf,

nP,

En la zona de transicin el factor debe respetar la

siguiente ley de variacin:

dt= distancia entre la fibra extrema comprimida y el

centroide de las barras en traccin. Ntese que si

t