Columnas

A medida que el hombre ha va desarrollando la tecnología se ha visto en la necesidad de crear nuevas y grandes estructuras para satisfacer sus necesidades e incluso para competir unos a los otros. Estos avances en muchos casos se realizan sin importar que no cumplan con los límites de resistencia impuestos por los materiales tradicionales como son el hormigón armado o las estructuras hechas de perfiles de acero. En éstas estructuras, las columnas forman parte esencial de ellas, ya que a través de éstas se transmiten a la base las acciones a las cuales queda sometida la estructura lo que le permite mantenerse de pie, sin sufrir desplomes al verse sometidas a grandes cargas.

En un edificio, ya sea de uso habitacional o industrial, las columnas son elementos muy importantes, ya que a través de éstas se transmiten a la base las acciones a las cuales quede sometida la estructura. Las columnas mayormente son de hormigón armado o de perfiles de acero, pero hay ocasiones en que los esfuerzos que deben resistir (tales como tracción, compresión, momento y corte) son muy grandes para elementos convencionales de diseño (Acero u Hormigón Armado). En estos casos es posible diseñar columnas compuestas de acero y de hormigón armado. Dentro de las columnas compuestas existen dos tipos, las columnas en las cuales el perfil de acero se encuentra embebido en el hormigón y las columnas donde el hormigón se encuentra por dentro de un perfil cerrado de acero, todo esto buscando la mayor resistencia a los diferentes esfuerzos a los que será sometido la estructura.

1- Diseño de Columnas, Definición de Columnas, Ejemplos y Utilidad.

La palabra columna proviene del latín, columen, "sostén", "soporte", y esta no es más que un elemento arquitectónico vertical y de forma alargada que normalmente tiene funciones estructurales, aunque también pueden erigirse con fines decorativos. Normalmente su sección es circular, pues cuando es cuadrangular suele denominarse pilar, o pilastra si está adosada a un muro.

Partiendo de este punto de ideas, las Columnas son los miembros verticales a compresión de los marcos estructurales, que sirven para apoyar a las vigas cargadas. Transmiten las cargas de los pisos superiores hasta la planta baja y después al suelo, a través de la cimentación. Debido a que las columnas son clasificadas como elementos a compresión; lo que origina que al momento de ocurrir una falla en algún punto crítico de la misma puede originar el colapso progresivo de los pisos concurrentes hasta el colapso total de la estructura completa.

De acuerdo a esto, al momento de diseñar una columna se debe tener sumo cuidado ya que la falla estructural de una columna es un evento de principal importancia, en términos económicos e inclusive de pérdidas humanas; por eso se debe tener una reserva de resistencia más alta que las vigas o que cualquier otro elemento estructural horizontal, especialmente porque las fallas de compresión proporcionan muy poca advertencia visual.

Asimismo, el reglamento del ACI requiere que en el diseño de miembros a compresión como son las columnas se utilicen factores de reducción de la resistencia, (considerablemente menores que los factores para la flexión, el cortante o la torsión).

Es importante resaltar que a medida que la carga en una columna se incrementa, el agrietamiento se intensifica en los lugares de los amarres transversales, en toda su altura. En el estado límite de falla, el recubrimiento de concreto de las columnas con estribos o la capa de concreto que cubre las espirales de las columnas confinadas con espirales, se desprende y las varillas longitudinales quedan expuestas. Trayendo como consecuencia que estas cargas adicionales conduzcan a la falla y al pandeo local de las varillas longitudinales individuales, en las partes sin soporte entre los estribos. Es importante señalar que en el estado límite de la falla, el recubrimiento de concreto del refuerzo se desprende primero antes de que se destruya la adherencia.

Resistencia de las columnas:

Como en el caso de las vigas, la resistencia de las columnas se calculan con los principios básicos, los cuales son los siguientes:

a. Existe una distribución lineal de las deformaciones en la sección transversal de la columna.

b. No hay deslizamiento entre el acero y el concreto (esto es, la deformación en el acero y el concreto en contacto es la misma).

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