Diseo de columnas cortasEl termino diseo debe comprenderse como el clculo de:dimensiones (b, h), la cantidad de refuerzo longitudinal, separacin de estribos detalle de los empalmes, de modo tal que la columna soporte una determinada combinacin de carga axial y momento flector.Anlisis vs Diseo Anlisis: conocemos las dimensiones de la columna, se debe verificar que la capacidad de carga del que el miembro con la resistencia requeridaDiseo: Dada una combinacin de carga axial y momento flector se deben determinar las dimensiones del elemento.

Factores que afectan la seleccin de una columnaa) Tipo de columnaPara:e/h0.20 columnas rectangulares con mayor cantidad de acero en las caras que son paralelas a los ejes de flexine/h

Factores que afectan la seleccin de una columnab) Materiales y cuantas de refuerzoEn edificios pequeos, el concreto empleado en columnas tiene igual resistencia que el de los sistemas de pisoEn grandes edificios, la idea es reducir la seccin transversal de los elementos verticales ( columnas, muros, etc.) para incrementar el rea en planta disponible. Esto se logra usando concretos de mayor resistencia en las columnas y de menor resistencia en los sistemas de piso. Se recomienda que el concreto de las columnas sea como mximo 1.4 mas resistente que el concreto de los sistemas de pisoEn nuestro medio tenemos disponible solo acero grado 60. SIDERPERU produce barras corrugadas compatibles con las Normas ASTM A 615. Aceros arequipa produce barras para la construccin que siguen las Normas ASTM A615 y ASTM A706No se deben emplear cuantas de refuerzo excesivas. Cuantas econmicas estn entre el 0.01 y 0.02 para columnas cuadradas o rectangulares, para columnas zunchadas es del orden de 0.025

Numero de barras (ACI10.9.2): Para elementos en compresin se requieren un mnimo de cuatro barras longitudinales cuando las estn encerradas por amarres circulares o rectangulares. Para otras geometras, debe proveerse una barra en cada vrtice o esquina. Para barras confinada por zunchos se requieren seis barras como mnimoFactores que afectan la seleccin de una columna

c) Dimensiones preliminares las columnasColumnas estribadasColumnas zunchadasIPS-1 (ACI)En la seccin 10.8 del ACI, dimensiones de diseo para elementos sometidos a compresin, no se especifica dimensiones mnimas para estos elementos. ( Estructuras pequeas, ordinarias) Para columnas que forman parte de un prtico especial resistente a momento, ACI 21.4, se especifica que la dimensin mnima de una columna, medida sobre una recta que pasa a travs del centroide geomtrico, no debe ser menor a 30 cm. Y que la relacin del lado menor a lado mayor no debe ser menor que 0.40Factores que afectan la seleccin de una columna

c) Limites para el espaciamiento del refuerzo (ACI 7.6) y recubrimiento (ACI 7.7) En elementos en compresin con zunchos o estribos, la distancia libre entre barras no debe ser menor de 1.5 db, 4 cm.El recubrimiento mnimo es de 4 cm.x1.5 dbx 4 cmFactores que afectan la seleccin de una columna

d) Traslape en columnas (ACI 12.17.2, Requisitos especiales de empalmes para columnas) Factores que afectan la seleccin de una columna

Factores que afectan la seleccin de una columnad) Traslape en columnas zonas ssmicas (ACI 21)

d) Traslape en columnas (ACI 12.17.2fs/fy=0Cuando el esfuerzo en las barras, debido a las cargas factorizadas, es de compresin, los traslapes deben cumplir con las secciones 12.16.1 y 12.16.2 del ACI (Empalmes de barras corrugadas sometidas a compresin)Para concretos con resistencia menor a 210 kg/cm2. la longitud de traslape, ls, se debe incrementar en 33%.ls nunca se debe tomar menor de 30 cm.Factores que afectan la seleccin de una columna

d) Traslape en columnas (ACI 12.17.2Cuando el esfuerzo en las barras, debido a las cargas factorizadas, es de tensin y no excede 0.50 fy, los traslapes se dimensionan por tensin y dependiendo de la cantidad de acero que se empalma pueden ser clase B o ACuando el esfuerzo en las barras, debido a cargas factorizadas, es mayor de 0.50 fy en tensin, los empalmes deben ser clase BClase AClase Bfs/fy=0.50fs/fy=0.0Factores que afectan la seleccin de una columna

e) Espaciamiento y requerimientos de construccin para los estribos (ACI 7.10) Controlan el pandeo del refuerzo longitudinalMantienen en su posicin al refuerzo longitudinalEstribos bien diseados proveen confinamiento al ncleo de concreto, esto incrementa la ductilidadLos estribos toman cortanteFactores que afectan la seleccin de una columna

Requisitos del Cdigo ACI : estribos (ACI 7.10.5 )e) Espaciamiento y requerimientos de construccin para los estribos (ACI 7.10) Factores que afectan la seleccin de una columna

2 Ayudas de diseoFactores que afectan la seleccin de una columna

2 Ayudas de diseoEscoger las propiedades de los materiales, dimensiones preliminares. Calculo de y seleccin de la grafica correspondiente para el diseo de la columnaUsar el diagrama de Interaccin para determinar la Escoger el refuerzoVerificara la resistencia mxima a carga axial (frPon(max)Escoger los estribosDisear los traslapesFactores que afectan la seleccin de una columna

Determinar la cantidad de refuerzo que debe tener una columna rectangular de 40 cm. x 60 cm., reforzada con estribos de 3/8, para soporta una combinacin de carga axial y momento flector de Pu=381 ton Mu=58 ton- m. Usar fc = 280 kg/cm2 y fy = 4200 kg/cm2. Emplear para el diseo el diagrama de interaccin respectivoDiseo de columnas cortasEjemplo: Diseo de una columna corta por flexo compresin

Diseo de columnas cortasEscoger las propiedades de los materiales, dimensiones preliminaresEjemplo: Diseo de una columna corta por flexo compresinTanto los materiales como dimensiones son condiciones del problema. Se nos pide calcular el rea de acero.La seccin transversal, con la mayor cantidad de acero concentradas en las caras paralelas al eje de flexin, es la solucin ms acertadabhEje de flexinPu

Diseo de columnas cortasCalculo de y seleccin de la grafica correspondiente para el diseoEjemplo: Diseo de una columna corta por flexo compresinCon fc=280 kg/cm2 (4 ksi), fy= 4200 kg/cm2 (60 ksi) y el valor de , calculado previamente, selecionamos los diagramas C-18 y C-19

Diseo de columnas cortasCalculo de y seleccin de la grafica correspondiente para el diseoEjemplo

Diseo de columnas cortasUsar el diagrama de Interaccin para determinar la Ejemplo: Diseo de una columna corta por flexo compresin

Empleando el diagrama de interaccin C-18 con:(Rn, Kn)=(0.22,0.87)=0.70 fc=4ksi y fy=60ksiObtenemos una cuanta= 0.047Diseo de columnas cortasUsar el diagrama de Interaccin para determinar la Ejemplo

Empleando el diagrama de interaccin C-18 con:(Rn, Kn)=(0.22,0.87)=0.90 fc=4ksi y fy=60ksiObtenemos una cuanta= 0.038Diseo de columnas cortasUsar el diagrama de Interaccin para determinar la Ejemplo

Diseo de columnas cortasUsar el diagrama de Interaccin para determinar la EjemploEmpleando interpolacin lineal para encontrar de la columna

Diseo de columnas cortasEscoger el refuerzoEjemplo: Diseo de una columna corta por flexo compresina) Clculo de la cantidad de refuerzo requeridob) Eleccin del refuerzo para la columna, usando barras #11 c) Verificando si el refuerzo considerado es adecuado (separacin libre mnima)bhNo cumple, incrementar dimensiones

Prctica- calificadaSe tiene una columna rectangular de 30 cm x 50 cm que va a estar sometida a una carga excntrica que causa flexin uniaxial con respecto al eje y. Las resistencias de los materiales son: fc= 420 kg/cm2 y fy= 4200 kg/cm2 Construya el diagrama de interaccin para esta columna, calculando por lo menos cinco puntos..Presente en el mismo dibujo la curva de resistencia de diseo obtenida mediante la introduccin de los coeficientes f del cdigo ACIDisee el refuerzo transversal.50 cm7.5 cm30 cmAS=6 N 11Y

PrcticaLa columna que se muestra en la figura esta sometida a carga axial y aun momento flector que causa flexin con respecto a un eje paralelo al de las filas de las barras. Cul ser el momento que produce la falla de la columna si una carga axial de 227 ton esta aplicada simultneamente?. Las resistencias de los materiales son: fc= 280 kg/cm2 y fy= 4200 kg/cm2 b=50 cmh=50 cmAst=100 cm27.5cm