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COLUMNAS

- Son elementos utilizados para resistir solicitaciones de compresin.- La continuidad de una estructura genera momentos flectores.

b

h

L

hb

Planta Elevacin

b < h

> 3

< 3

Columna

Pedestal

- Las varillas de acero estarn dispuestos como mnimo una en cada vrtice paracuadrados, rectangulares, T, L, I, etc.( ejm. 4 en un rectngulo).

- Las columnas circulares pueden contar con refuerzo transversal (estribo suncho de poco paso) y como mnimo 6 varillas de refuerzo longitudinal.

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CLASIFICACION DE COLUMNAS

- Segn el tipo de Refuerzo Transversal.1) Columna con estribo.2) Columna con espiral.

- De acuerdo a la esbeltez de la columna.(La importancia que tenga los efectos de segundo orden p-)1) Columna Corta:

En los cuales los efectos de esbeltez son despreciables.2) Columna Larga:

Es necesario considerar los efectos de esbeltez.

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ANALISIS DE COLUMNAS CORTAS SOMETIDOS A COMPRESIN PURA

- Como no existe columna con carga axial, con excentricidad nula, antes se

asuma una excentricidad accidental de 5% y 10% (espirales y estribos).- Reduccin de la resistencia del concreto por el incremento del tamao delelemento.

- Proceso de colocacin y consolidacin del concreto en una columna, lasporciones o zonas superiores tienen mayor relacin de agua cemento, que laszonas inferiores.

- Ahora el cdigo reduce la resistencia.

P0= 0.85 (As fy + 0.85 (Ag As)fc) Espirales (5%)P0= 0.80 (As fy + 0.85 (Ag As)fc) Estribos (10%)

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ANALISIS DE COLUMNAS CORTAS SOMETIDOS A FLEXO - COMPRESIN

- Resultado de una carga axial excntrica

- Resultado de una carga axial mas un momento flector.

Una columna con una distribucin determinada de refuerzo y dimensionedefinidas:

Tiene infinitas combinaciones de carga axial y momento flector que ocasionansu falla !!!

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- En secciones simtricas el centro plstico coincide con el centroide de la seccin bruta.- En las secciones asimtricas con el centroide de la seccin transformada.

El centro plstico se caracteriza porque

tiene la propiedad de que una carga aplicada

sobre el produce deformaciones uniformes en

toda la seccin !!!

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FALLAS DE LAS COLUMNAS

Es similar a las vigas:

- Compresin : El concreto falla antes de que el acero fluya.- Traccin : El acero fluye antes que el concreto.- Balanceada : El acero y el concreto fallan simultneamente.

A diferencia de las vigas:

Las columnas pueden presentar cualquiera de los 3 tipos de falla, dependiendo dela excentricidad de la carga axial.

e Falla por Traccin

Toda seccin tiene una e nica que ocasiona la falla balanceada.

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DIAGRAMA DE INTERACCION

Es la representacin grfica de las combinaciones de carga axial y momento flector que

generan la falla de una seccin.

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1. La mxima carga axial que puede soportar una columna corresponde a la combinacin carga axial-momento flector en la cual el momento es nulo.

2. El mximo momento flector que puede soportar una columna no corresponde al estado de flexin

pura.

3. Cada carga axial se combina slo con un momento flector para producir la falla mientras, que cadamomento flector puede combinarse con dos cargas axiales para lograr el mismo efecto.

4. Todos los puntos dentro del diagrama de interaccin, como el punto F, representan combinaciones

carga axial-momento flector que pueden ser resistidas por la seccin. Los puntos fuera del diagrama,como el punto G, son combinaciones que ocasionan la falla.

5. Una recta que une el origen con un punto sobre el diagrama de interaccin puede interpretarse comola historia de carga de una seccin con carga excntrica fija que es incrementada hasta la rotura.

El diagrama de interaccin representa todas las combinaciones de falla y por ello

constituye una descripcin completa de la capacidad resistente de la seccin !!!

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CONTROL DE TIPO DE FALLA

= 0.70 + 0.20 1

5

3

= 0.65 + 0.25 1

5

3

Variacin del factor F

Refuerzo en espiral :

Refuerzo en estribos :

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DISEO DE COLUMNAS CORTAS

0.45 +

0.45

0.55 +

0.55

=

Para columnas con estribos :

Para columnas con espirales :

Acero Mnimo : 0.001Ag

Acero mximo: 0.006 0.008 Ag

Los ensayos demostraron que los efecto del Creep y contraccin transfieren la

carga del concreto al refuerzo, con el consiguiente incremento de esfuerzos en el

acero !!!

Limitado por procesos constructivos !!!

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DISTRIBUCIONES TIPICAS DE ACERO LONGITUDINAL

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DETALLES DEL DISEO DE COLUMNAS

COLUMNAS CON ESTRIBOS

Para: Refuerzo longitudinal N 10 Estribos N 4 o mayor.

El espaciamiento vertical de estribos, S deber cumplir:S=72db(e) >= 30cm

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COLUMNAS CON ESPIRAL

- Dimetro del espiral >= N 3- Fy = 4200 kg/cm2.

- La distancia libre entre espirales sucesivos ser:S > 2.5 cmS > 1 1/3 (TMAG).S < 7.5 cmS < 1/6 (del dimetro del ncleo del concreto)

- La hlice debe ser capaz de proveer una resistencia mayor que la resistencia ultima

de la columna. Para ello el cdigo recomienda que no deber ser menor de:

0.45

1 4

0.12

Donde:Ag : rea bruta de la columna (pD2/4)Ac : rea del ncleo medida al exterior de la espiral

(p dc2/4).dc : dimetro del ncleo medido al exterior de la espiral.S : paso de la espiral medido centro a centro.Asp : rea de la barra de la espiral.

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Punto A: Falla en compresin pura

Columnas con espiral: (a=0.85, f= 0.70)

Pn max = 0.85 P0Pu max = f0.85 P0P0= (As fy + 0.85 (Ag As)fc)

Columnas con estribos: (a=0.80, f= 0.65)

Pn max = 0.80 P0Pu max = f0.80 P0P0= (As fy + 0.85 (Ag As)fc)

Punto B:

Si se desprecia la resistencia a la traccin del concreto , este punto podra considerarsecomo el limite a partir del cual la seccin se agrieta.

ALGUNOS PUNTOS NOTABLES DE UN DIAGRAMA DE INTERACCION

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Punto C:

Corresponde a lo que se denomina falla balanceada, esfuerzo limite controlado portensin.

Punto D:Lmite controlado por tensin.

Punto E:

Corresponde a la falla en flexin pura, cuando la carga axial es nula.

Punto F:

Corresponde a la falla en Traccin pura, despreciando la traccin del concretotendremos fTo = 0.9 Ast fy

Normalmente la construccin de diagramas de interaccin se logra variando la posicin

del eje neutro !!!

Para cada posicin supuesta del eje neutro se calcula la resistencia de la seccin (Pnj Mnj)