Columnas de Hormigón, Apuntes de Estructuras y Materiales

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COLUMNAS DE

HORMIGÓN ARMADO

ESTRUCTURAS II

CÁTEDRA: ARQ. GLORIA DIEZ

COLUMNAS DE HORMIGÓN ARMADO

DEFINICIÓN DE COLUMNAS

La columna es un elemento estructural vertical. Soporta cargas verticales predominantemente. Es la encargada de

transmitir las cargas a las fundaciones. Puede soportar efectos de momentos, o también cargas horizontales. Por lo tanto,

es un elemento solicitado a Compresión o Flexo-compresión. Al tener compresión sufre los efectos del pandeo.

Normalmente es un elemento esbelto, es decir que su altura predomina frente a la medida de sus lados.

CLASIFICACIÓN

Por su esbeltez:

a) Columnas cortas : la resistencia depende sólo de la resistencia de los materiales y de la geometría de la sección

transversal. No se verifica efecto de pandeo. Solo se dimensiona con momentos de primer orden.

b) Columnas esbeltas : la resistencia puede reducirse en forma significativa por las deflexiones laterales, es decir

influyen los efectos de segundo orden y los problemas de inestabilidad del equilibrio. Se debe verificar efectos de

pandeo.

Por su posición en la planta estructural:

a) Columna central : está ubicada en parte central de una estructura, tiene vigas superiores en cada dirección, hacia

ambos lados.

Por la relación de sus dimensiones:

a) Columna : relación de lados a/b < 5

b) Tabique : relación de lados a/b ≥ 5

Por ser parte de un edificio desplazable o no:

a) Una columna de una estructura se puede suponer como indesplazable : si el incremento en los momentos

extremos de la columna, debido a los efectos de segundo orden, es igual o menor que el 5 % de los momentos

extremos de primer orden.

Se podrá suponer como indesplazable, si se verifica que:

05,0 V P Q cus ou ≤ ∑ = l Δ (10-6)

Siendo:

Σ Pu la carga vertical mayorada total.

Vus el esfuerzo de corte horizontal en el piso considerado

Δo el desplazamiento relativo de primer orden entre la parte superior e inferior del entrepiso debido a Vus.

lc longitud del elemento comprimido en un pórtico, medida entre los ejes de los nudos del pórtico, en mm.

b) Una columna de una estructura se puede suponer como desplazable : en caso que no se cumplan las condiciones

anteriores.

ARMADURAS

Función de la armadura longitudinal:

• La armadura da un margen de seguridad con respecto a la rotura del elemento, dado que la hace más dúctil, ésto

es que la estructura nos “avisa” con fisuras, la proximidad del colapso.

• Toma posibles momentos flectores.
• Puede soportar los efectos del pandeo.
• Aumenta la resistencia a compresión, logrando secciones de hormigón más económicas.

Función de los estribos:

• Evitar el pandeo local de las barras longitudinales.
• Arriostrar las barras longitudinales.
• Confinar el hormigón.
• Absorber esfuerzos de corte y torsión.
• Evitar un tipo de rotura frágil, característica del hormigón a compresión. La misma consiste en la generación de

tracciones en forma diagonal respecto de los esfuerzos de compresión.

TABIQUES DE HORMIGÓN ARMADO:

Definición de tabique : Elemento superficial vertical solicitado predominantemente a compresión o Flexo compresión.

La función del tabique puede ser:

• como cerramiento, divisorio de ambientes.
• elemento estructural para soportar cargas verticales.
• elemento estructural para soportar cargas horizontales: subsuelos, tanques.

Muchas veces se utiliza un tabique de hormigón como cerramiento, pero al ser de hormigón se lo trata de

aprovechar para soportar cargas. En muchos casos es necesario para soportar cargas horizontales, como ser la de

empujes de suelos, de agua o de viento.

Proceso de cálculo

Se debe realizar en las dos direcciones.

Llamaremos los lados de las columnas “bx” y “by”, y todas las fórmulas estarán en función de estudiar la dirección

“y” en este proceso. Luego se repite todo el proceso en la dirección x.

 PREDIMENSIONADO

Ag = Pn / [0,85 · f´c + ρ · (f y – 0,85 · f´c)]

Pn= Resistencia nominal (“real”) de la sección

f´BcB = Resistencia especificada a la compresión del hormigón

fB yB = Tensión de fluencia especificada de la armadura

AB gB = Área total o bruta de la sección de hormigón

AB stB = Área total de la armadura longitudinal

ρ B= Cuantía geómetrica = Ast/Ag

1 - Cálculo de esbeltez:

𝑘∗𝐿

𝑢

𝑟

≤ 100 Siendo 𝑟 =

𝐼

𝑔

𝐴

𝑔

, para secciones rectangulares 𝑟 =

𝑏𝑦

√

12

Longitud efectiva: le= k* lu

Se denomina longitud efectiva a la longitud de la onda de pandeo que se utiliza para la determinación de la

carga crítica de Euler.

Lu surge de las siguientes condiciones:

k: Factor de longitud efectiva surge de:

2 - Cálculo de esbeltez límite:

𝑀 1 𝑢

𝑀 2 𝑢

) ≤ 40 𝜆𝑙𝑖𝑚 = 𝑒𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 𝑙í𝑚𝑖𝑡𝑒

Siendo M1u = el momento último de menor valor absoluto, y M2u el de mayor valor absoluto. Cuando se

reemplazan en la fórmula, lo hacen con su signo.

En caso que M1u = M2u = 0 entonces 𝝀𝒍𝒊𝒎 = 34

3 - Comparación

Si 



≤lim no se verifica efecto de pandeo, se dimensiona con momentos de primer orden, se pasa al paso 5

Si  lim se debe verificar efecto de pandeo, se necesita calcular momentos de segundo orden, se pasa al

paso 4

4 - Cálculo momentos de segundo orden

𝑛𝑠

𝑢

𝑢

< 𝑀 2 𝑚í𝑛 , 𝑠𝑒 𝑎𝑑𝑜𝑝𝑡𝑎𝑟á 𝑒𝑛 la fórmula, este último valor.

𝑀 2 𝑚í𝑛 = 𝑃𝑢.

by en metros

𝑛𝑠

𝐶

𝑚

1 −

𝑃𝑢

0 , 75 .𝑃𝑐

𝑛𝑠

< 1 𝑠𝑒 𝑎𝑑𝑜𝑝𝑡𝑎𝑟á 𝛿

𝑛𝑠

Luego se calculan los valores

n =

m =

2

Que son los valores de los ejes de abscisas y ordenadas respectivamente del diagrama de interacción. En el lugar

que se crucen los valores de “m” y “n”, quedará determinada la cuantía geométrica (⍴).

6 - Determinación de la armadura por dirección

𝐴𝑠𝑡 = ⍴. Ag

Se debe tener en cuenta que la armadura calculada es para la dirección (en este caso y), al ser armaduras

simétricas, se coloca la mitad en cada cara de la dirección analizada.