Qué es columna

Qué es columna

Son elementos estructurales sometidos principalmente a carga axial de compresión o a compresión y flexión, incluyendo o no torsión o esfuerzos contantes y con una relación de longitud a la menor dimensión de la sección de tres o mas.

TIPOS:

Distinguimos los siguientes tipos de columnas.

1. Columnas reforzadas longitudinalmente con barras redondas y transversalmente con estribos o espirales.

2. Columnas compuestas rodeados o no por concreto, reforzadas longitudinalmente con perfiles de acero estructural o concreto llenando dichos perfiles en ocasiones con barras redondas longitudinales y algún tipo de refuerzo transversal.

• COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

• Según el uso actual de la columna como elemento de un pórtico, no necesariamente es un elemento recto vertical, sino es el elemento donde la compresión es el principal factor que determina el comportamiento del elemento.

• Es por ello que el pre dimensionado de columnas consiste en determinar las dimensiones que sean capaces de resistir la compresión que se aplica sobre el elemento así como una flexión que aparece en el diseño debido a diversos factores. Es importante tener claro que una columna siempre debe ser continua para que sea estable y resistente.

• Cabe destacar que la resistencia de la columna disminuye debido a efectos de geometría, lo cuales influyen en el tipo de falla.

• El efecto geométrico de la columna se denomina esbeltez y es un factor importante, ya que la forma de fallar depende de la esbeltez, para la columna poco esbelta la falla es por aplastamiento y este tipo se denomina columna corta.

• Los elemento más esbeltos se denominan columna larga y la falla es por pandeo.

• La columna intermedia es donde la falla es por una combinación de aplastamiento y pandeo. Además, los momentos flectores que forman parte del diseño de columna disminuyen la resistencia del elemento tipo columna.

• Los factores que influyen en la magnitud de la carga crítica son la longitud de la columna, las condiciones de los extremos y la sección transversal de la columna.

• Efecto de columna corta, falla por cortante (Popayán, 1983)

• Terremoto de 1971 en San Fernando, California.

• Estas columnas soportaban un puente, el daño que se presento se debió a torsión (rotación horizontal ) en las columnas. La torsión se traduce en fuerzas cortantes que actúan sobre el refuerzo lateral en espiral. Era varilla #4 (13 mm de diámetro), las vueltas del espiral estaban 30.5 cm de separadas, es una distancia muy grande por lo que la fuerza cortante supero la resistencia del espiral y no fue capaz de confinar el concreto de la columna. Espirales con un espaciamiento menor proporcionan una capacidad mayor a fuerza cortante.

• Problema de transición de columna, la columna inferior es de sección circular y la superior de sección rectangular. Las varillas longitudinales de la columna superior están por fuera de la columna inferior, esto origina una articulación en el nudo. Los momentos de la columna superior no se pueden transmitir a la columna inferior. El comportamiento de esta estructura es como si estuviera apoyada en la columnas circulares en lugar de hacerlo hasta el suelo. Es una estructura inestable ante cargas laterales (sismos). También se puede apreciar una falla por cortante en la columna superior.

• Columnas de concreto

• DIMENSIONAMIENTO

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• ESTRUCTURAS DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA MINIMA (DMI)

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• Para columnas que pertenezcan a la estructura principal el diámetro mínimo de la sección para columna circular será de 0.25m y para columnas rectangulares, la dimensión mínima de la sección será de 0.20m con un área de 0.06m2.

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• Recomendación diámetro mínimo de barra de refuerzo: #4

ESTRUCTURAS DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA MODERADA (DMO)

La dimensión menor de la sección para columnas que sostengan mas de dos pisos, medida en una línea recta que pase a través del centroide la sección, no será menor que 0.25m. Las columnas en forma de T, C o I, pueden tener una dimensión mínima de 0.20m, pero su área no puede ser menor de 0.0625m2. a manera de sugerencia la relación entre la dimensión del elemento y la dimensión perpendicular a ella no debe ser menor que 0.3.

Recomendación diámetro mínimo de barra de refuerzo: #4

ESTRUCTURAS DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA ESPECIAL (DES)

Las columnas deben tener una dimensión mínima en su sección, medida sobre una línea recta que pase a través del centroide la sección de 0.30m. La relación entre la dimensión menor de la sección y la dimensión perpendicular a ella no debe ser menor de 0.4. las columnas en forma de T, C o I, pueden tener una dimensión mínima de 0.25m, pero su área no puede ser menor de 0.09m2.

En todas las estructuras la fuerza axial mayor en el elemento debe ser mayor que 0.10f’cAg.

Recomendación diámetro mínimo de barra de refuerzo: #5

• REFUERZO

• REFUERZO LONGITUDINAL:

El área de refuerzo longitudinal de la columna, sin tener en cuenta la capacidad de disipación de energía de la estructura, a la cual pertenece, no debe ser menor de 0.01 ni mayor de 0.06 veces el área total Ag de la sección. Para casos normales, se sugiere no pasar de 0.04.

• REFUERZO TRANSVERSAL

Constituido por estribos y refuerzo en espiral.

ESTRIBOS

El espaciamiento vertical entre estribos será el menor entre 16 diámetros de la barra longitudinal, 48 diámetros de la barra del estribo o la menor dimensión de la columnas.

ESPIRALES

Consiste en barras continuas igualmente espaciadas alineadas y firmemente fijadas en su lugar por medio de espaciadores verticales.

• COLUMNAS APORTICADAS

• Aquellas

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