TRABAJO CONCRETO DISEÑO DE COLUMNAS.docx

CONCRETO ARMADO I 

2016

DISEÑO DE COLUMNAS:

I.- INTRODUCCION 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.

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II.- DISEÑO POR FLEXOCOMPRESIÓN FLEXOCOMPRESIÓN 2.1. Generalidades El tipo de espécimen usado en investigaciones de elementos sujetos a flexocompresión es semejante al que aparece en la figura, donde se indican esquemáticamente el refuerzo usual y una posible configuración de agrietamiento. Generalmente la carga P se aplica a una excentricidad constante. Esto hace que toda la zona prismática del espécimen esté sujeta a una carga axial y a un momento flexionarte que crecen en la misma proporción, hasta el colapso. Existen dos modos principales de falla de elementos sujetos a flexocompresión: falla en compresión y falla en tensión.

En el primer caso la falla se produce por aplastamiento del concreto. El acero del lado más comprimido fluye, en tanto que el del lado opuesto no fluye en tensión. El segundo modo de falla se produce cuando el acero de un lado fluye en tensión antes de que se produzca el aplastamiento del concreto en el lado opuesto, más comprimido. El tipo de falla depende esencialmente de la relación entre momento y carga axial en el colapso. Es posible determinar los puntos de falla para una determinada orientación del eje neutro de una columna los cuales generan el diagrama de interacción. Así, si se cuenta con el

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diagrama de interacción de un elemento dado, se conocen todas las combinaciones de carga axial y momento que puede soportar.

2.2. Diseño en Flexocompresión Uniaxial Si se analiza una sección transversal sometida a flexocompresión, para una determinada distribución de acero, se puede tener diferentes valores de carga y momento resistentes, conforme se varíe la posición del eje neutro.  A la curva, que indica esta resistencia, teniendo cómo ordenada la carga axial y como abscisa el momento, se le denomina Diagrama de Interacción, dicho de otro modo es la representación gráfica del lugar geométrico de las combinaciones de carga axial y momento flexionante inherentes a una determinada geometría de sección y ubicación de refuerzo longitudinal. (Figura 2.3).

Para su construcción bastará analizar el equilibrio de la sección, variando la ubicación del eje neutro. Si se tiene que el momento es nulo, el valor de la carga axial es máximo y se denomina Pon. Esta se obtiene considerando la carga máxima del concreto y del acero longitudinal colocado en el elemento.

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 = ∅[0.85 f´c Ac + As∗ fy] Dónde:

∅ = 0.70     ∅ = 0.75      Al considerar momentos actuantes simultáneos con la carga axial, el diagrama de distribución de deformaciones irá variando como se indica en la figura 2.5

La figura anterior indica un estado de deformación donde concreto ha llegado en comprensión a una deformación máxima de 0.003 (ver hipótesis de flexión) y simultáneamente el fierro extremo opuesto en tracción ha llegado a la afluencia con una deformación de 0.0021 (fy/Es para el caso de fy = 4200 Kg/cm2). A esta condición se le domina condición balanceada, y se representa en el diagrama con los puntos Pb, Mb. La obtención del valor Pb, Mb, se realiza por equilibrio conociendo la extensión del bloque comprimido. Así tenemos:

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a.- Conocido

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 =0.003 y  =0.0021 se obtiene gráfica o geométricamente el valor del

bloque comprimido c.

b.- En base al valor c, se conoce la compresión de concreto Cc:

 = (0.85 f´c) b a donde

 =   c.-  Conocida la deformación en la sección, se puede conocer el esfuerzo en todos los refuerzos de acero colocados. En la figura 2.6 se muestra una sección rectangular para la cual se calcularán los esfuerzos en la condición balanceada: 

Fierro del extremo comprimido

 

 =. >. Por tanto



Fierro del centro

 

 =   =()  =.