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COLUMNAS DE HORMIGON ARMADO

1.- Consideraciones Generales.- Los soportes o pilares armados constituyen piezas, generalmente verticales, en que la solicitación normal es predominante. Sus distintas secciones transversales pueden ser sometidas a compresión simple, compresión compuesta o flexión compuesta. La misión principal de los soportes es canalizar las acciones que actúan sobre la estructura hacia las fundaciones de la obra, en último extremo al terreno de la fundación, por lo que constituye elementos de gran responsabilidad resistente. 2.- Formas de los Soportes.Las secciones de los soportes de hormigón armado pueden adoptar formas diversas, dentro de las cuales los más corrientes son las rectangulares, cuadradas y circulares.

0.25

0.30

0.30

ENCUENTRO ENTRE COLUMNAS Y DISTRIBUCION DE ESTRIBOS

0.25

0.25

S S S

s/2

0.35

0.30

0.30

0.40

0. 45

0. 40

Lo = 45 cm

0.25

0. 30

Le (Longitud de Empalme) 40 ÿ Princ.(Mayor)

L1 Ø8c/24

0.35

L = Longitud de columna

S S S

S = separación estribos

Lo = 45 cm

s 0. 30

0.25

0.25

s/2

DISPOSICION DE ESTRIBOS

L

SI

NO

0.40

0.40

0. 50

Lo = 45 cm

0.35 0. 40

0.30

Las armaduras de los soportes o columnas suelen estar constituidas por barras longitudinales, cercos y estribos, las barras longitudinales constituyen la armadura principal y están encargadas de absorber, bien compresiones en colaboración con el hormigón, bien tracciones en los casos de flexión compuesta o cortante, asi de colaborar con los cercos y 18.3.- Disposición Relativa de las Armaduras. Las armaduras de las columnas de hormigón armado están constituidas por barras longitudinales y una armadura transversal por estribos. Con objeto de facilitar la colocación y compactación del hormigón, la menor dimensión de los soportes debe ser de 20 cm si se trata de secciones rectangulares y 25 cm si la sección es circular. La instrucción española prohíbe las columnas ejecutadas en situ de dimensiones menores de 25 cm 1.- ARMADURAS LONGITUDINALES Las armaduras longitudinales tendrán un diámetro no menor de 12 mm y se situaran en las proximidades de las caras del pilar, debiendo disponer por lo menos una barra en cada esquina de la sección, en las columnas de sección circular debe colocarse un mínimo de 6 barras. Para la disposición de esta armadura deben seguirse las siguientes prescripciones.

a) La separación máxima entre dos barras de la misma cara no debe ser superior a 35 cm. Por otra parte, toda barra que diste más de 15 cm de sus contiguas debe arriostrarse mediante estribos. Para evitar el pandeo de la misma. Para que el hormigón pueda entrar y ser vibrado fácilmente, la separación mínima entre cada dos barras de la misma cara debe ser igual o mayor a 2 cm, que el diámetro de la mayor y que 6/5 del tamaño máximo del árido. No obstante, en las esquinas de las columnas se podrán colocar dos o tres barras en contacto (grupo de barras) b) Los recubrimientos de las armaduras principales debe estar comprendidos entre 2 a 5 cm. no debiendo ser inferiores al diámetro de las barras (Ø máx.) ni al tamaño máximo del árido (3/4”) c) Se recomienda realizar el empalme de las armaduras mediante retranqueo de una barra respecto a la otra, para poder mantener el mismo recubrimiento y asegurar que no se forzaran las barras con grifa durante el hormigonado.

2 CUANTIA LÍMITE Las cuantías de las armaduras longitudinales de los soportes sometidos a compresión vienes limitadas por distintas normas, como se indica a continuación a) El Euro código del hormigón EC-2 exige como armadura longitudinal mínima para soportes: Nd = axil de calculo Ac = la sección total del hormigón Como armadura longitudinal máxima se tomara: 0.008*Ac b) Código ACI americano, el criterio a sido siempre no permitir cuantías geométricas totales inferiores al 1 por 100 (Rou = 0.01) este criterio resulta bastante exigente si se lo compra con el europeo, por lo que representa la armadura longitudinal máxima. c) La Instrucción Española recomienda para las armaduras longitudinales de las piezas sometidas a compresión simple o compuesta, suponiendo que están colocados en las dos acaras opuestas A1 y A2 A1*fyd ≥ 0.05 Nd A2*fyd ≥ 0.05 Nd A1*fyd ≤ 0.05* AC Nd A2*fyd ≤ 0.05* AC Nd

ARMADURAS TRANSVERSALES Como es sabido la misión de los estribos es evitar el pandeo de las armaduras longitudinales comprimidas, evitar la rotura por deslizamiento del hormigón a lo largo de los planos inclinados y, eventualmente contribuir a la resistencia de la pieza a esfuerzo cortante, aunque esta misión es menos importante que en la vigas, ya que los esfuerzos cortantes en los pilares suelen ser más reducidos y la mayoría de las veces pueden ser absorbidas por el hormigón. En las grandes catástrofes ocurridas en los últimos años se ha observado que aquellas estructuras bien cosidas con armaduras transversales se comportaron considerablemente mejor, y las nomas de los países con riesgo sísmico prescriben mayores diámetros y menores separaciones entre los estribos de las columnas. a) Con objeto de evitar la rotura por deslizamiento del hormigón, la separación s entre planos de estribos debe ser: s ≤ be *donde be es la menor dimensión del núcleo del hormigón, no optar para s valores mayores de 30 centímetros.

b) Con objeto de evitar el pandeo de las barras longitudinales, la separación de

planos de estribos debe ser: s ≤ 15Ømenor *siendo Ø el diámetro de la barra longitudinal más delgada. En aquellas estructuras ubicadas en zonas de riesgo sísmico o expuesto a la acción del viento la separación s no debe ser superior a 12 Ø menor.

c) El diámetro de los estribos debe ser:

¼ Ø longitudinal mayor *en ningún caso será menor a 6mm.

d) Los estribos deben colocarse en toda la altura de la columna, incluso en los

nudos de la unión con las vigas, atándolos fuertemente con alambre a las barras longitudinales.

FORMULAS DE COMPRESION SIMPLE.

FORMULAS PRACTICAS. SECCIONES RECTANGULARES NU  0.85  AC  f cd  As  f yd si As    Ac

NU  0.85  AC  f cd    Ac  f yd ;

Ac 

Nu 10 0.85  f cd    f yd

Área de Columna ( 0. 5

)

10 (



)

Nomenclatura Ac = área de columna en cm2 Nu = Carga axial ultima  = Rou (1/100) fcd = resistencia de diseño del hormigón fyd = resistencia de diseño del acero

Cuantía Mínima

Nomenclatura Amin = acero mínimo en cm2 £ = Rou 1 /100 b = cara 1 de la sección a = cara 2 de la sección

3.- DESCARGA DE LOSA A COLUMNAS

3.1.- Análisis de Carga.- se procede al análisis de una losa bidireccional, el cual está en base a lo que se denomina espesor equivalente (E equivalente). e

i alente

ol men total

ol men a ios

(0.4 )(0.4 )(0. 5 ) 4 1 m 1m 0. 5 m 0. 5 m3 0.1 m3 0. 5 m3 0.0 m3

1

0.1

3

1

e

i alente

2.1.- Peso Propio: Peso Propio = 0.09 m3 * 2500 Kg/m3 Peso Propio = 225 Kg/ml * 1m2 Peso Propio = 225 Kg/m2 0,05

2.2.- Peso de Servicio: Cerámica = 0.02m * 2200 Kg/m3 = 44 Kg/m2

0,4

0,1

0,4

0,05

Contrapiso = 0.03m * 2200 Kg/m3 = 66 Kg/m2 Tabiques = = 50 Kg/m2 Cielo Raso = 0.03m * 1600Kg/m3 = 48 Kg/m2 Peso de servicio = 44 Kg/m2 + 66 Kg/m2 + 50 Kg/m2 + 48 Kg/m2 Peso de servicio = 208 Kg/m2

CARGA MUERTA: (G) = peso propio de losa + peso de servicio. CARGA MUERTA: (G) = 225 Kg/m2 + 208 Kg/m2 CARGA MUERTA: (G) = 433 KG/M2 CARGA VIVA: (Q)

= 200 KG / M2

q = carga total q = Carga Muerta (G) + Carga viva (Q) q = 433 Kg/m2 + 200 Kg/m2 q = 633 Kg/m2 HIPOTESIS DE CARGA – CARGAS DE DISEÑO qu = qu = qu = qu =

f*G+f*Q 1.6 * 433 Kg/m2 + 1.6 * 200 Kg/m2 692.8 Kg/m2 + 320 Kg/m2 1012.80 Kg/ m2

LOSA ALIVIANADA

Esc. 1:100

1

2

3

4

4 5

3

2

1

3,2

4

4

1" 1

4

4

4

4

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

5

A

5

A

L1 25

a

a B

B L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

L1 25

5

L1 25

5

b

C

b

C 1

2

3

4

4 5

3

2

1

1"

0.25

PISO 6

PISO 5

PISO 4

PISO 3

PISO 2

PISO 1

P. B.

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

0.25

2.99

3.24

PISO 7

3.2.- Forma Tradicional.- basada en el análisis de carga de una losa bidireccional con carga muerta equivalente:

CORTE LONGITUDINAL

Esc. 1:100

45°

30°

45°

(

60°

lx *45° (cuando hay un nudo rígido 30° 60°

30° 60°

pero no hay continuidad *30° - 60° (cuando es un nudo rígido pero si hay continuidad)

ly 3.3.- Forma según A.C.I.a) Carga al tramo Corto b) Carga al tramo Largo

)

(

Donde: W; carga total (carga muerta más carga viva) Lx; luz corta Ly; luz larga

)

e= lx / ly

AREA DE INFLUENCIA DE LOSAS 1

2

3

4

4 5

3

2

1

3,2

4

4

1" 1

4

4

4

4

A

A 2,5

2,5

A= 4.62 m2

A= 7.01 m2

5

A= 4.62 m2

5

A= 4.62 m2

A= 9.72 m2

2,5

2,5

2,5

2,5

A= 9.69 m2

A= 9.69 m2

2,5

2,5

A= 9.72 m2

A= 4.62 m2

2

3

2,5

2,5

2,53

2,5

2

2

2

B A= 20.25 m2 2,5

A= 20.19 m2

A= 10.62 m2

5 1,18 1,28

A= 9.69 m2 2,5

A= 9.72 m2

A= 2.24 m2

4

4 5

b

A= 7.01 m2 2,5

1,18

1,5

A= 2.24 m2

1

a 2

A= 9.69 m2

3.4.- Proceso de cálculo.Columna A-1 A= 9.72 m2

C 3

2

1

1"

3.2.- Proceso de Cálculo.Determinación de la carga por nivel descendente. Determinacion de la carga muerta y carga viva G 962,8 kg/m2 Q 320 Kg/m2 PISO 7 6 5 4 3 2 1 P.B.

porcentaje 100 90 80 70 60 50 50 100

G 962,8 962,8 962,8 962,8 962,8 962,8 962,8 962,8

Q 320 320 320 320 320 320 320 320

% de Q q total Unid 320 1283 Kg/m2 288 1251 Kg/m2 256 1219 Kg/m2 224 1187 Kg/m2 192 1155 Kg/m2 160 1123 Kg/m2 160 1123 Kg/m2 320 1283 Kg/m2

Análisis de Cálculo de una columna en esquina Piso 7 - Columna A-1 Determinación del área de influencia en losa, viga y peso propio de la columna Viga.h = l/10 = 500cm/10 = 50cm b = h/3 = 50 cm/3 = 16.66 cm = 20 cm Análisis de carga de la viga 0.20m*0.50m*2500kg/m3= 250 kg/ml

1 2

A 2,5

C

2

A= 13.95 m2

1,28

2,5

2,5

2,5

1,5

A= 4.62 m2

2

1,03

5

A= 13.95 m2

b

1,5

2,5

20 x 50

1,5

2,5

A= 20.19 m2 2,5

A= 4.62 m2

2,5

2,5

A= 20.25 m2

2

2,5

2

A= 10.44 m2

2,53

2

1,17

2

1,03

2

1,17

2

B

A= 10.44 m2

2,5

2,5

2,5

A= 10.62 m2

a

A= 4.62 m2

Mayoración 250 kg/ml*1.6 = 400 kg/ml La carga de la viga sobre la columna será: P = 400 kg/ml * 4.5 ml de viga = 1800 kg Losa.P = Superficie * carga total de acuerdo al porcentaje P= 4.62 m2 * 1283 kg /m2 P= 5927.46 kg Columna.P = a * b * h * Pespecifico H°A° P= 0.25m*0.25m* 3.24ml * 2500 kg/m3 P= 506.25 kg Mayoracion P= 506.25 kg * 1.6 P= 810 kg Pt = losa + viga + columna Pt = 5927.46 kg + 1800 kg +810 kg Pt = 8537.46 kg Pt = 85.37 kn Área de Columna (

)

10 (



0. 5

)

5.3 ( ) 10 ( 0. 5 1 . 0.01 34 . 3 4 . 4 .

.

(

)

)

.

5

Cuantía Mínima 1/100

5

5

. 5 . 5 1.13

5.53 Ø 1

Estribos Ø

1 4

4

3

.

Ø1

5