8. columnas cortas (1)

7/23/2019 8. Columnas Cortas (1)

http://slidepdf.com/reader/full/8-columnas-cortas-1 1/7

COLUMNAS CORTAS

COMPRESION AXIAL

LAS COLUMNAS SON ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO SOMETIDO PRINCIPALMENTE ACARGAS AXIALES, Y DONDE LOS FLECTORES PRODUCEN TRACCION Y COMPRESION A AMBOS LADOSDEL EJE NEUTRO. ESTOS ELEMENTOS SON: ELEMENTOS VERTICALES POR EXCELENCIA, ARCOS,ELEMENTOS INCLINADOS EN PORTICOS.

EL REFORZAMIENTO CON BARRAS DE REFUERZO SE PRESENTA EN DOS FORMATOS:REFUERZO PRINCIPAL LONGITUDINAL, Y ESTRIBOS O FLEJES TRANSVERSALES.REFUERZO PRINCIPAL LONGITUDINAL, Y ESPIRAL TRANSVERSAL CONTINUO.

EN SECCION COMPUESTA:ACERO ESTRUCTURAL EN PERFILES W, O TUBOS, CON O SIN REFUERZO LONGITUDINAL (Y ESTRIBOSO FLEJES TRANSVERSALES).

PARA COLUMNAS CON REFUERZO LONGITUDINAL, ESTE SE COLOCA PARALELO A LA ACCION DECARGA, Y FORMA SECCIONES RECTANGULARES, CUADRADAS O CIRCULARES, INCLUVE T. SEGÚN ACI 10.9.1 LA CUANTIA VARIA ENTRE 1-8%. EL LIMITE INFERIOR LIMITA LOS EFECTOS DE FLUJOPLASTICO, RETRACCION POR FRAGUADO DEL CONCRETO SOMETIDO A CARGAS SOSTENIDAS EN ELTIEMPO; ASI COMO, MOMENTOS FLECTORES ACCIDENTALES.

SE DEBEN EMPLEAR DIAMETROS GRANDES DE BARRAS COMO #14, #18. ACI 10.9.2 LA CANTIDADMINIMA DE BARRAS ES: 4 BARRAS PARA REFUERZO TRANSVERSAL EN FLEJES O ESTRIBOS, YA SEAEN COLUMNAS RECTANGULARES O CIRCULARES; Y 6 BARRAS ESPIRAL CONTINUO.

ESTE CAPITULO TRATARA SOBRE COLUMAS CORTAS. POR LO QUE, SE REQUIERE DE UNA

CLASIFICACION: COLUMNA CORTA ES AQUELLA CARGADA CONCENTRICA O EXCENTRICAMENTE,CUYA RESISTENCIA DEPENDE DE SUS MATERIALES Y DE SU SECCION TRANSVERSAL. SEGÚN UNESTUDIO DE ACI-ASCE EL 90% DE LAS COLUMNAS ARRIOSTRADAS, MEDIANTE MUROS DE CORTE,CAJAS DE ASCENSORES Y EXCALERAS; Y EL 40% DE LAS NO ARRIOSTRADAS, PODRIAN DISEÑARSECOMO COLUMNAS CORTAS.



COLUMNA ESBELTA, ES QUELLA EN LA QUE SE PRODUCEN EFECTOS P-∆, Y SU CLASIFICACIONOBEDECE AL SIGUIENTE PARAMETRO: RELACION DE ESBELTEZ = L/r; DONDE L = LONGITUD DECOLUMNA; r = RADIO DE GIRO = √I/A (INECIA, AREA). SI ESTE VALOR L/r < 12.

COMPRESION AXIAL –

COMPORTAMIENTO ELASTICO

EN COLUMNAS CORTAS SIEMPRE SERA NECESARIO INCLUIR ACERO DE REFUERZO, PUES NUNCASERA POSIBLE OBTENER UNA CARGA CENTRADA. AL EXISTIR EXCENTRICIDAD APARECERANMOMENTOS FLECTORES Y CON ELLOS TRACCION. ADEMAS, LA PRESENCIA DEL ACERO REDUCIRA ELAREA DE LA SECCION BRUTA, PUES ESTE ASUMIRA PARTE DE LA RESISTENCIA POR TENER MAYOR“E” QUE EL CONCRETO.

ENSAYO DE COMPRESIÓN DE PROBETAS DE HORMIGÓN CILÍNDRICAS (ASTM C39)



PARA VELOCIDADES DE APLICACIÓN DE LA CARGA MAYORES A LA ESTABLECIDA (0.001/min), LACURVA ESFUERZO-DEFORMACION SE SUAVIZA, ALCANZANDO MENORES RESISTENCIAS A LASNOMINALES; POR LO QUE, SIENDO EN LA REALIDAD LA VELOCIDAD DE LAS CARGAS MENORES A LASDE LABORATORIO, RESULTA LOGICO REDUCIR LA RESISTENCIA DE f’C. LOS ENSAYOS HANDEMOSTRADO QUE LA RESISTENCIA A COMPRESION MAXIMA CONFIABLE ES 0.85f’C.

EL CONCRETO ES ELASTICO Y LINEAL HASTA 0.5f’C SIENDO εC = 0.0005; Y EL ACERO DE REFUERZOCUANDO εS > 0.002 EMPIEZA A FLUIR. PARA ACEROS DE ALTA RESISTENCIA Y ALTO CONTENIDO DECARBONO COMO LOS ACEROS: GRADO 60, GRADO 75 Y GRADO 90, ACI ESTABLECE QUE f YCORRESPONDE A εy = 0.0035.

DADO QUE UNA DE LAS SUPOSICIONES FUNDAMENTALES DEL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETOREFORZADO ES: “…LA DEFORMACION UNITARIA EN UNA BARRA DE REFUERZO EMBEBIDA ES LAMISMA QUE LA DEL CONCRETO CIRCUNDANTE…”; ES DECIR:

εs = εc EXPRESADO EN FUNCION DE LA RELACION MODULAR n = Es/Ec ; f s = n f c

AHORA: Ag = Ac + As ; P = Pc + Ps = f c Ac + n f c As = f c ( Ac + n As )

PERO: Ac = Ag - As ; ENTONCES EN: P = f c ( Ac + n As ) = f c (Ag - As + n As ) = f c [ Ag + (n-1) As ]

EL MAXIMO VALOR DE LA CARGA AXIAL SERA: PMAX = 0.50f'c [ Ag + (n-1) As ]

POR RAZONES DE SEGURIDAD Y FUNCIONALIDAD, LOS ESFUERZOS EN EL CONCETO PARAESTRUCTURAS EN CONDICIONES NORMALES SE MANTIENEN EN ESTE RANGO. ESTA RELACIONPERMITE CALCULAR LOS ESFUERZOS PARA CARGAS DE SERVICIO:

P = PL + PD ; f c = P / [ Ag + (n-1) As ]

AHORA, EN EL CASO QUE EL ACERO MANTENGA SU DEFORMACION UNITARIA POR DEBAJO DE LACORRESPONDIENTE A FLUENCIA; Y EL CONCRETO NO EXCEDA 003. ENTONCES, PARA UN ε DADO,

TAL QUE ε = εs = εc, SE RECURRE A DETERMINAR f c DE LA CURVA EXPERIMENTAL ESFUERZO-DEFORMACION DEL CONCRETO CORREPONDINTE. Y SE RESUEVE LA SIGUIENTE ECUACION:

P = Pc + Ps = f c Ac + f s As

EN CASO NO SE DISPONGA DE UNA CURVA EXPERIMENTAL PARA EL CONCRETO, RECURRIR ACURVAS TEORICAS COMO LA PROPUESTA POR PARK & PAULAY.



LA RESISTENCIA ULTIMA O NOMINAL DE UN ELEMENTO SE ALCANZA CUANDO εc = 0.003; ES DECIRPOR APLASTAMIENTO DEL CONCRETO, MIENTRAS EL ACERO FLUYE. EN ESTE CASO, EL CONCRETOALCANZA EL 85% DE SU RESISTENCIA.

P = 0.85 f’c Ac + f y As

EL CONCRETO TIENE UNA BAJISIMA RESISTENCIA A LA TRACCION; PERO, EN CASO CONCRETO YACERO ESTEN EN EL RANGO ELASTICO-LINEAL:

P = f ct ( Ac + n As )

EXISTEN SITUACIONES EN LAS QUE EL CONCRETO SE ENCUENTRA A TRACCION Y DEBEN EVITARSELA FORMACION DE FISURAS (EJ. CONTROL DE AGRIETAMIENTOS EN RESERVORIOS). EN ESTOSCASOS UTILIZAR LA EXPRESION ANTERIOR Y VERIFICAR SI “P”, PRODUCE f c < f ct.

CUANDO SURGE EL PRIMER AGRIETAMIENTO; ES DECIR, CUANDO EL CONCRETO ALCANZA SURESISTENCIA A LA TRACCION 7.5√f’C , ENTONCES EL CONCRETO NO APORTA NINGUNA RESISTENCIA,QUEDANDO SOLO EL ACERO:

P = f s As

PARA CONDICIONES DE SERVICIO SE LIMITA P<1/2 f y As EN ELEMENTO SOMETIDOS A TRACCION.



RESISTENCIA DE DISEÑO

LA RESISTENCIA NOMINAL DE UNA COLUMNA CARGADA AXIALMENTE PUEDE HALLARSE A PARTIR

DEL COMPORTAMIENTO INELASTICO DE LOS DOS MATERIALES:

Pn = 0.85 f’c (Ag - As) + f y As

EL CODIGO ACI 10.3.5 ESTABLECE QUE DEBEN ESTABLECERSE COEFICIENTES DE REDUCCION DE Pn.

ADICIONALMENTE, A FIN DE TOMAR EN CUENTA EXCENTRICIDADES NO TOMADAS EN CUENTA ENEL ANALISIS:

PARA COLUMNAS REFORZADAS TRANSVERSALMENTE EN ESPIRAL, φ = 0.75

φ Pn = 0.85 φ [0.85 f’c (Ag - As) + f y As]

PARA COLUMNAS REFORZADAS TRANSVERSALMENTE CON FLEJES, φ = 0.70

φ Pn = 0.80 φ [0.85 f’c (Ag - As) + f y As]

REFUERZO TRANSVERSAL

PATRONES ESPECIFICOS PARA MUCHAS COMBINACIONES Y DISTRIBUCIONES DE BARRAS EN: ACIDETAILING MANUAL, ACI SPECIAL PUBLICATION SP-66, AMERICAN CONCRETE INSTITUTE,FARMINGTON HILLS, MI, 1994. CRSI HANDBOOK, 7TH ED., CONCRETE REINFORCING STEELINSTITUTE, CHICAGO, 1992.

PARA ELEMENTOS CON GRANDES FUERZAS AXIALES EL REFUERZO SE DISTRIBUYE UNIFORMEMENTEALREDEDOR DEL PERIMETRO. CUANDO ACTUAN MOMENTOS FLECTORES IMPORTANTES, ESTE SEDISTRIBUYE EN LAS CARAS.

EL REFUERZO TRANSVERSAL CUMPLE LAS FUNCIONES:CON FINES CONSTRUCTIVOS, A FIN DE MANTENER EL REFUERZO LONGITUDINAL EN SU POSICIONDENTRO DEL ENCOFRADO AL MOMENTO DEL VACIADO.



IMPEDIR EL PANDEO DE LAS BARRAS LONGITUDINALES Y EVITAR EL DESCASCARAMIENTO DELRECUBRIMIENTO.

SIENDO ASI, LOS FLEJES (ESTRIBOS Y AROS) Y ESPIRALES DEBEN ESTAR POCO ESPACIADOS A FIN DECUMPLIR CON SU FUNCION.

EL CODIGO ACI 7.10.5 DA RECOMENDACIONES PARA LA DISTRIBUCION DE FLEJES:

EFECTOS DEL CONFINAMIENTO DEL REFUERZO TRANSVERSAL

PARA EL CASO DE REFUERZO TRANSVERSAL EN ESPIRALES, EL CODIGO ACI DA ESPECIFICACIONESMAS ESTRICTAS: BARRA O ALAMBRON CONTINUO NO MENOR QUE 3/8” Y ES ESPACIAMIENTO O

PASO NO DEBE EXCEDER DE 3” NI MENOR DE 1”. ASIMISMO, SE IMPONE UNA CUANTIA MINIMA DE

ACRO PARA LA ESPIRAL, MEJORANDO SU RESISTENCIA CON REPSECTO AL REFUERZO TRANSVERSALCON ESTRIBOS.

UNA ESPIRAL POCO ESPACIADA LE DA CONFINAMIENTO A LA COLUMNA, EVITANDO LA EXPANSIONDEL CONCRETO COMO RESULTADO DE LA CARGA AXIAL. PRODUCIENDOSE TENSION CIRCULAR ENLA ESPIRAL. LA FALLA SE PRESENTARA CUANDO FLUYA ESTE ACERO.



UNA COLUMNA CONFINADA CON ESTRIBOS O AROS ESPACIADOS DE MANERA CONVENCIONAL(mayor a 6 dbl), FALLARA PARA LA CARGA DETERMINADA POR Pn :APLASTAMIENTO DEL CONCRETO Y CORTE HACIA AFUERA A LO LARGO DE PLANOS INCLINADOS.PANDEO DEL REFUERZO LONGITUDINAL.

UNA COLUMNA REFORZADA CON ESPIRAL, NO FALLARA PARA Pn POR EL EFECTO CONFINATE DELREFUERZO TRANSVERSAL. SOLO EL CONCRETO NO CONFINADO EN EL RECUBRIMIENTO SE VERAAFECTADO. DE ESTA MANERA LA CARGA Y LA DEFORMACION AXIALES QUE PRODUCEN LA FALLA SEVERAN INCREMENTADOS.

INVESTIGACIONES REALIZADAS POR: S. MARTINEZ, A.H. NILSON, and F.O. SLATE, “SPIRALLY

REINFORCED HIGH STRENGTH CONCRETE COLUMNS”, J. ACI, vol 81, no. 5, 1984, pp. 431-442.MUESTRAN QUE EL CONFINAMIENTO DEL REFUERZO TRANSVERSAL EN ESPIRAL INCREMENTA LARESISTENCIA A LA COMPRESION DEL NUCLEO DE CONCRETO.

SE PUEDE DEMOSTRAR LA EXPRESION DADA POR ACI 10.9.3

LA FLUENCIA CORRESPONDE AL ACERO DE REFUERZO TRANSVERSAL, QUE NO DEBE EXCEDER DE60 KSI.

8. columnas cortas (1)

Documents