concreto armado i

TEMA: “DISEÑO DE COLUMNAS”

INTEGRANTES:

1. Aixa Sánchez Romero.

2. Pamela Navarro Sialer.

3. Andrés Quintanilla Larico

4. Jaime Minaya Carhuancho

CURSO: CONCRETO ARMADO I

DOCENTE: ING. JUAN VICTOR AGUIRRE MENDOZA

INTRODUCCIÒN

ES DE NUESTRO CONOCIMIENTO QUE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN UNA

EDIFICACION CUMPLEN UN ROL IMPORTANTE, PUESTO QUE SU EFECTIVO Y OPTIMO

DISEÑO ASEGURARAN QUE ESTOS NO COLAPSEN, SALVAGUARDANDO LA INTEGRIDAD

DE SUS HABITANTES.

EN EL PRESENTE DESARROLLAREMOS EL DISEÑO DE COLUMNAS DE CONCRETO

ARMADO, ASI COMO SU COMPORTAMIENTO EN SUS DIFERENTES CONDICIONES.

COLUMNAS

• 0• Las columnas son elementos que sostienen principalmente

cargas a compresión.

• En general, las columnas también soportan momentos

flectores con respecto a uno o a los dos ejes de la sección

transversal y esta acción puede producir fuerzas de

tensión sobre una parte de la sección transversal.

• Básicamente la columna es un elemento estructural que

trabaja en compresión, pero debido a su ubicación en el

sistema estructural deberá soportar también solicitaciones

de flexión, corte y torsión.

COLUMNA DE ACERO

Son fabricadas directamente con perfiles estructurales, de acero

como elemento único, o de perfiles compuestos, para los cuales

se usan diversas combinaciones de perfiles.

TIPOS DE COLUMNAS

• 0COLUMNA DE MADERA

Estas pueden ser maciza, ensamblada, compuesta y laminadas

unidas con pegamento.

La columna maciza es la más empleada, las demás son

formadas por varios elementos

COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO

Son estructuras producto de la combinación del concreto y el

acero de refuerzo los cuales trabajan como un solo elemento.

Columnas cuadradas y Circulares

Columnas rectangulares, en L y T

FORMAS DE LAS COLUMNAS

• 0

TAMAÑOS DE LAS COLUMNAS

• 0COLUMNA CORTA.Son aquellas en que su capacidad de carga esta basada únicamente en laresistencia de su sección transversal. Tienen muy poco peligro de pandeodebido a su esbeltez.Se dice columna corta cuando no cumple que su longitud es mayor a 10 veces lamenor dimensión transversal.

COLUMNA INTERMEDIA.Es donde la falla es por una combinación de aplastamiento y pandeo.

COLUMNA LARGA.Se dice una columna larga cuando su longitud es mayor de 10 veces la menordimensión transversal y su esbeltez mecánica se mayor igual a 100.Son los elementos mas esbeltos, y la falla se da por pandeo.

La diferencia entre los tres grupos vienen determinadas por sucomportamiento, las columnas largas se rompen por pandeo o flexión lateral;las intermedias, por una combinación de aplastamiento y pandeo, y lascolumnas cortas, por aplastamiento.

Requisitos fundamentales en una estructura

equilibrio, resistencia, funcionalidad y estabilidad

• Condición inestable antes de alcanzar

la deformación máxima permitida o el

esfuerzo máximo.

• Por ello la resistencia de la columna

sometida a compresión tiene dos

límites, el de resistencia para columnas

cortas y el de estabilidad para

columnas largas

Disminución del esfuerzo de trabajo a compresión según la esbeltez de la columna.

COMPORTAMIENTO DE LAS COLUMNAS

• 0

• El fenómeno de inestabilidad se refiere

al pandeo lateral, el cual es una

deflexión que ocurre en la columna,

cuando esta aparece incrementa el

momento flector aplicado sobre el

elemento, y el aumento de la deflexión

agranda la magnitud del momento

flector, creciendo así la curvatura de la

columna hasta la falla; este caso se

considera inestable.

COMPORTAMIENTO DE LAS COLUMNAS

• 0

• La deformación de la columna varía según

ciertas magnitudes de cargas, para valores

de P bajos se acorta la columna, al

aumentar la magnitud cesa el acortamiento

y aparece la deflexión lateral.

• Existe una carga límite que separa estos

dos tipos de configuraciones y se conoce

como carga crítica Pcr

CARGA CRITICA

• 0

Cuando la carga no se aplica directamente en

el centroide de la columna, se dice que la carga

es excéntrica y genera un momento adicional

que disminuye la resistencia del elemento

Esta relación del momento respecto a la carga

axial se puede expresar en unidades de

distancia, según la propiedad del momento la

distancia se denomina excentricidad.

Cuando la excentricidad es pequeña la flexión

es despreciable y cuando la excentricidad es

grande aumenta los efectos de flexión sobre la

columna.

EXCENTRICIDAD

• 0

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Se predimensionan considerando solo la

carga axial que presentan de tal forma que

el esfuerzo axial máximo con cargas de

servicio sea menor o igual al 45% de la

resistencia del concreto (f’c)

Área de columna =. P(SERVICIO)/0.45 f’c

donde:

Pservicio = Número de pisos x Área

tributaria x Carga unitaria

Dimensiones mínimas de una columna de

concreto armado

20x20 o 30x30 para zona sísmica.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS

• Ø =0.65 (para columnas estribadas

FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA EN COLUMNAS

REFUERZO MÁXIMO Y MÍNIMO EN COLUMNAS

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS

La Norma peruana considera una cuantía miníma de 1% y una CUANTIA MAXIMA de 6%.

Se recomienda diseñar columnas con cuantías comprendidas entre 1% y 4% de tal manera

que se evite el congestionamiento del refuerzo ya que dificulta la calidad de la

construcción.

En el Perú el diámetro máximo de refuerzo producido normalmente es de 1 pulgada

Por otro lado resulta mas económica una columna armada con una cuantía baja resultando

mas cara una columna con cuantía mayor al 3%

DISTRIBUCIÓN DEL ACERO LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL

COLUMNAS ESTRIBADAS :

Se requiere 4 varillas longitudinales como mínimo

En cualquier tipo de sección de columna deberá proporcionarse una varilla longitudinal en cada esquina y debera estar apoya en estribos.

Espaciamiento vertical de estribos (S)

S<= 16 Øp (Øp = diámetro de la varilla longitudinal)

S<=48Ø estribo

S<= menor dimension de la seccióntransversal de la columna

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS

COLUMNAS ZUNCHADAS :

Se require como mínimo 6 varillas

longitudinales.

El diametro del zuncho será por lo

menos de 3/8”

La distancia libre entre espirales

estará entre 2.5 cm a 7.5 cm y mayor

que 11/3 del tamaño máximo del

agregado.

CONDICIÓN DE FALLA BALANCEADA

• Es la condición para la cual se produce simultaneamente la falla del concreto y la fluencia de la capa exterior en tensión del acero

DIAGRAMAS DE INTERACCION

Donde d es la distancia de la fibra extrema al centroide de la capa de acero exterior

Para esta condición tendremos también una excentricidad balanceada

Falla primero el ACERO

FALLA DUCTIL FALLA FRAGIL

Falla primero el CONCRETO

El punto A representa la condición teórica de compresión pura o carga concéntrica, pero debemos recordar que el código ACI nos limita a un valor Pnmax

El punto B es la condición de flexión balanceada, el punto D de tracción pura y el tramo CD de Flexotracción

DIAGRAMA DE INTERACCION DE COLUMNA

PROCEDIMIENTO

PASO 1: PRE DIMENSIONAMIENTO

Ag =150000 𝐾𝑔

0.45 𝑥 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2= 1587.30. 𝑐𝑚2 LADO =

21587.30

LADO = 39,84 cmColumna de 40 x 40 cm.

Pre dimensionamiento de columna:

Pre dimensionamiento del refuerzo mínimo:

Ast = 0.01 x Ag Ast = 0.01 x (40 cm x 40 cm) Ast = 16 cm2

Diseño de una columna con los siguientes datos:f’c = 210 kg/cm2fy = 4200 kg/cm2Es = 2’000,000 kg/cm2Solicitudes de carga:P = 150 tM = 10 t

Ag =𝑃

0.45 𝑓′𝑐

Refuerzo longitudinal a usar 6 Ø3/4” = 6 x 2.87 cm2 = 17.22 cm2

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN

PASO 2: Encontrar el esfuerzo para la condición de carga concéntrica

Ag = 40 x 40 = 1600 cm2 Ast = 17.22 cm2

Po = 0.85 f’c (Ag – Ast ) + fy Ast

Po = 0.85 x 210 (1600 – 17.22 ) + 4200 x 17.22 = 354.85 t

Para carga axial y carga axial con flexión el factor de reducción paracolumnas con estribos Ø = 0.70

ØPo = 0.7 Po

ØPo = 0.7 x 354.85 = 248.395 t

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN

PASO 3: Encontrar el esfuerzo para la condición balanceada

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN

PASO 4: Realizar el diagrama de interacción

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN BIAXIAL

MÉTODO DE BRESLER

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN BIAXIAL

Diseño de una columna en flexión biaxial

Para obtener el area de acero , usaremos el diseño para columna uniaxial en los 2 ejes y usaremos los abacos para tantear las areas de acero requeridas

El area total de acero (Ast) tantenado sera la suma de la 2 areas halladas Ast > 15 + 22 = 37

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN BIAXIAL

COLUMNA – FLEXO COMPRESIÓN BIAXIAL

CSICOL-PROGRAMA PARA DISEÑO DE COLUMNAS

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