Diseño de Columnas

 

INTEGRANTES:  ATANACIO  ATANA CIO PAULINO PAULINO,, Lesly  HUAMAN MUCHA, Yhovana Yhovana  PORTILLO 

 

Las columnas son elementos que se encuentras sometidos a esfuerzos de compresión o flexo compresión aunque muy raras veces se p rempr sernes taión n n pu so tidrogsa ax exl cpu lursa. ivamente a comp co esió pur ramoeca car axia ial pur El efecto de flexo compresión puede considerarse como el resultado de la acción de u na ca carrggaa ax axial iallyemo xcément ntri ric coa fl oecto cotor mr.o resultado de una un car axia mome nto flec

 

EN ESTA PARTE ESTUDIAREMOS EL DISEÑO DE ELEMENTOS SOMETIDOS A COM COMPR PRESI ESIÓN ÓN SIM SIMPLE PLE   O LO QUE ES LO MISMO MIEMBROS ESTRUCT ESTR UCTURA URALES LES QUE SOP SOPORT ORTAN AN CAR CARGAS GAS AXI AXIALES ALES DE COMP COMPRES RESIÓN IÓN APLICADAS EN EL BARICENTRO DE SU SECCIÓN TRANSVERSAL. COMPRE PRESION SION AXIA XIAL L PURA   ES AUN UNQU QUE E EN LA PR PRA ACT CTIC ICA A EL CA CASO SO DE   COM SOLAMENTE TEORÍA, POR LAS SIGUIENTES RAZONES: 1. LA INDETERMINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS 2. EL MONOLITISMO DE LAS ESTRUCTURAS.

3. LA CONTINUIDAD DE LOS MIEMBROS VACIADOS EN CONCRETO ARMADO  

EL DISEÑO POR COMPRESION AXIAL SE BASA EN EL PRINCIPIO QUE LA RESISTENCIA A COMPRESION AXIAL REQUERIDA SEA MENOR O IGUAL A LA RESIS RE SISTEN TENCA CA A LA COM COMPR PRESI ESION ON AX AXIA IAL L DEDISEÑO DEDISEÑO..

Nu ≤ Φ Nn Nu   = FUER FUERZA ZA DE COMP COMPRESI RESION ON AXIA XIAL L ACTUA CTUANTE NTE MAYORA YORADA DA..   (MAXIMA PERMITIDA) Φ

= FACTOR DE INEFICACIA

0,70 COLUMNAS LIGADAS 0,75 COLUMNAS ZUNCHADAS FUERZA CO COMP MP.. AXI AXIAL AL R RESISTENTE ESISTENTE NOMIN NOMINAL AL Nn = FUERZA

 

SE DEBE CUMPLIR: 0,01 Ag ≤ Ast ≤ 0,08Ag 1%

8%

 Y EN ZONA SISMICA: Ast ≤   0, 0,06 Ag   (CUYA   FI FINA NALI LIDA DAD D ES ES AS ASEG EGUR URAR AR LA DUCTILIDA DUCT ILIDAD D DEL MIEMBR MIEMBRO) O)

 

   EL

NU NUME MER RO MÍ MÍNI NIMO MO DE BA BARR RRA AS LO LONG NGIT ITU UDI DINA NALE LES S ES DE 4 EN

COLUMNAS RECTANGULARES Y DE 6 EN CIRCULARES. CIRCULARES.  (10.9.2)   EL

LADO MÍNIMO DE LAS COLUMNAS RECTANGULARES ES DE 20 cms.,

CON UN ÁREA MINIMA DE 600 cm2.   EN

COLUMNAS CUADRADAS EL LADO MÍNIMO ES DE 25 cms. EN ND3.

  EN

COLUMNAS CIRCULARES EL RADIO MÍNIMO ES DE 25 cms.

 

TODO MIEMBRO SOMETIDO A LA ACCION SIMULTANEA DE COMPRESION AXIAL  Y MOMENT MOMENTO O FLECTOR FLECTOR,, SE DISEÑARA PARA COMBINA COMBINACION CION DEL MOMEN MOMENTO TO MAYORADO   Mu   QUE ACT ACTUA UA SI SIMUL MULT TAN ANEA EAMEN MENTE TE PARA LA CAR CARGA GA AX AXIAL IAL Pu.. MAYORADA Pu

DIAGRAMA DE INTERACCION PARA FLEXOCOMPRESION UNI-AXIAL. CUANDO CUA NDO UNA SECC SECCIÓN IÓN ES SOME SOMETID TIDA A A FLEXOCOMP FLEXOCOMPRESI RESION, ON, ES POSI POSIBLE BLE REFLEJAR SU COMPORTAMIENTO EN UN GRAFICO EXPRESADO EN DOS EJES ORTOGO ORTO GONA NALE LES, S, EN LA VE VERT RTIC ICAL AL SE IN INDI DICA CAN N LA LAS S CA CARG RGAS AS AXI XIA ALE LES S A COMPRESION Y EL EJE HORIZO HORIZONT NTAL AL LOS MOMENTOS FLECTORE FLECTORES. S.

 



El efe feccto “CREEP” o fluencia se obtiene como la deformación lenta de un materia mat eriall nor normal malmen mente te usa usado do baj bajo o una ten tensió sión n con consta stante nte..



Flue Fl uenc ncia ia y relaj elajac ació ión n son son fen fenóm ómen enos os qu que e oc ocurr urren en diferi diferido doss en el tiem tiempo po..



La fluencia es un proceso que ocurr rre e bajo una carga determinada y presenta aume aument nto o de de defor forma maci cion ones es elás elásti tica cass co con n el tiem tiempo po prol prolon onga gado do..

Teó eóric ricam amen ente te la resis esiste tenc ncia ia no nomi mina nall de un el elem emen ento to so some meti tido do a comp comprres esió ión n pu pura ra::

Pn = (Aq-As)*f´c+As*f´y  Aq = Área de rrefuerzo efuerzo longitu longitudinal dinal  As = Área de la sección sección bruta de la columna

 

Las normas recurren a que no existen elementos reales sometidos a compresión pura por lo que se ha visto por conve con venie niente nte redu educir cir la resi esiste stenci nciaa ind indica icada: da: Para elementos con espirales:

Pn = 0.85(0.85 0.85(0.85(Aq-As)*f´c+As*f´y) (Aq-As)*f´c+As*f´y) Para elementos con estr Para estribos: ibos: Pn = 0.80(0.85 0.80(0.85(Aq-As)*f´c+As*f´y) (Aq-As)*f´c+As*f´y) Donde: 0.8 – 0.85 son coeficientes equiv equivalentes alentes o excentricidades mínimas.

 

Diseñar un columna cuya sección transversal sea rectangular, si f’c= 210 kg/cm2, fy= 4200 kg/cm2, kg/cm2, si Pn= 30tn

 .∗′ +.∗∗′ +∗

 = b*h

162.331 =b*h

   3030 162.331   =ℎ 30

5.41 = ℎ

 

 Algunos elementos carg concentr provenien te de otrosufren elemaplastamiento ento se aplicacuando sobre una elloscarga en auconcentrada na pequada eña área ár ea.. Un exce exceso so de ca carrga. Un exceso de carga genera pri rim mero la aparición de fisuras verti rticales que luego se extiende diagonalmente, desprendiendo una porción cónica del concreto debajo del punto de aplicación de la carga. Este cono ono tien iende a in intr tro oducir ucirse se en el el ele emento ento ocasi casion onaando ndo la fo form rmaaci ción ón de gri rie etas radiales las que luego se desarrollan y conllevan a la fal falla por apla ap last stam amie ient nto o del del conc concrret eto o en el el elem emen ento to..

 

Par araa evi vittar el apla aplast staamien mientto, las no norrmas reco comi mien enda dan n la lass car cargas so sobr bre e un elemento eleme nto.( .( ACI-10.17. ACI-10.17.1) 1) Pu ≤ 0.85*ø*Fc*A1  A1 = Área donde se aplica la carga

Cuando el área de apoyo es mayor en todos sus lados con respecto al área g caerngeardaa,ue nl acuom ncr ncernettoo ecinrcluandreasnitsetecnacuiatival eal pálraesatam deieanptolast as ; etanmeiesn tetoclaosoqulea resis esiste tenc ncia ia ulti ultima ma po podr dráá ser ser in incr crem emen enta tada da en : Pu ≤ 0.85*ø*Fc*A1*

    

 A2 = Area de la base interior del mayor tronco tronco..    

≤2

Columna corta =

h ≤ 3b

b∠

 

EJEMPLO: Diseñar una columna cuadrada cuadrada con estribos para soportar una carga carga muerta de 150 tn y una carga viva axial de 20 tn. Se pone únicamente 2% de acero longitudinal. F´c = 210 kg kg/cm /cm22 Fy = 4200 k kg/c g/cm2 m2 Carga ultima: Pu = 1.4 WD + 1.7 WL Pu = 1.4*50 + 1.7*20 = 104 tn.

Selección de la sección de la columna: Pu = 0.85(0.85*210(Aq-As)+As*f´y)  As = 0.02 Ag. Pu = 0.56(178 0.56(178.50*(Aq .50*(Aq - 0.02*Aq 0.02*Aq)) + 00.02Aq*4 .02Aq*4200) 200) 185.714 = 175Aq + 84Aq  Aq = 717 cm2

USAR COLUMNA DE : 30*30cmt  Aq = 900 cmt2

 

Selección de las barras longitudinal: Pu = 0.70*0.80(0.85*f 0.70*0.80(0.85*f´c ´c (Aq-A (Aq-As) s) + As*Fy) 185714 = (178.50*(900-As) + 4200As) 185714 = 160.650 – 178.50As + 4200As  As = 6.23 cm2 USAR 4 ø 5/8”  Acero mínimo mínimo = 0.01Aq = 9cm USAR 4 ø 3/4”

 

Diseño de los estribos: La separación centro a centro centro de los estribos se manifiesta:  16 veces de las barras longitudinales. 

48 veces del diámetro diámetro del estribo.



Mayor o igual que la menor longitud de la dimensión lateral de la Mayor columna.

Entonces: 16*3/4*2.54 = 30.48 cmt. 48*3/8*2.54 = 45.72 cmt. Dimensión menor = 30 cmt. USAMOS estribo de 3/8” cada 0.30mt.

 

Revisión de requisitos mínimos: 

Numero Numer o de bar barras ras ≥ 4 unidades.



Cuantía: 0.01 ∠ As/Aq ∠0.08



Tamaño mínimo de estribos ≥ ø3/8´´