Diseño y Comportamiento de Columnas de Concreto Reforzado

Definiciones y Conceptos Fundamentales

Definición de columna: Miembro estructural utilizado principalmente para soportar cargas axiales, acompañada o no de momentos flectores, y que tiene una altura de por lo menos 3 veces su menor dimensión transversal.

Carga axial pura: Actúa en el centroide plástico; aplica para columnas no esbeltas.

Compresión: Identificación del centroide plástico. Al aplicar una carga puntual, la sección se comporta a compresión pura.

Tracción: Resistida por el acero. Rara vez una columna dentro de un pórtico de concreto reforzado está sometida a compresión pura o tracción pura.

Flexión uniaxial: Se puede considerar que la carga axial (P) actúa con una excentricidad (e) con respecto al centroide plástico.

Análisis de Secciones y Ductilidad

Hipótesis para analizar las secciones

Son iguales a las usadas para flexión pura:

• A) Secciones planas.
• B) Se conocen las curvas de tensión-deformación del concreto y del acero.
• C) Secciones agrietadas.
• D) Adherencia adecuada entre el acero longitudinal y el concreto.

Ductilidad

La ductilidad que puede desarrollar una sección sometida a flexión y carga axial depende de la carga axial actuante. La obtención del diagrama de interacción se realiza de las siguientes formas:

• a) De manera analítica.
• b) Mediante diagramas normalizados.

Flexión Biaxial y Métodos de Cálculo

Flexión biaxial: Se considera que la carga axial actúa con excentricidades ex y ey. La obtención analítica de la superficie es compleja; por ello, se suelen usar herramientas numéricas o métodos aproximados.

Métodos aproximados:

• a) Método de la carga recíproca (Bresler).
• b) Método de contorno de carga (Bresler).
• c) Método de la PCA (similar al método de contorno de carga).

Consideraciones de Diseño y Resistencia

Diferencia entre Nn,max y Po: Considera que la carga axial actúa siempre con una pequeña excentricidad sobre la columna.

ND1: Diseño para Nu y Mu de cada combinación de solicitaciones. Se toma la de mayor demanda de acero longitudinal. De ser necesario, Mu se debe multiplicar por un factor mayor que uno para tomar en cuenta los efectos de esbeltez de la columna.

Diseño a corte

• ND1: Fuerza cortante de diseño Vu → Combinaciones de solicitaciones de la Tabla 9.3.
• ND3 (Diseño por capacidad):
  • a. Nu que conduzca a mayores Mpr en rótulas plásticas en ambos extremos.
  • b. No exceda la resistencia a flexión en los nodos → Mpr en rótulas plásticas en las vigas.
  • c. No menor que Vu.
• ND2 (Diseño por capacidad):
  • a. Nu que conduzca a mayores Mc en ambos extremos.
  • b. No exceda la resistencia a flexión en los nodos → Mn en extremos de las vigas.
  • c. No menor que Vu.

Acero transversal por corte: Se rige bajo los criterios de ND3.