Acero

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Introducción
Miembros cargados axialmente a compresión
En los diversos tipos de obras existe variedad de miembros que trabajan a compresión, de los cuales las columnas son los más conocidos, este tipo de miembros son posicionados verticalmente en donde por lo general su longitud es considerablemente mayor que su ancho.
Los miembros verticales cortos sujetos a carga de compresión, se denominacon frecuencia puntales o simplemente miembros a compresión.
Una columna cargada axialmente puede fallar por:
1.- Pandeo flexionante (llamado pandeo de Euler), el miembro está sometido a flexión en estado de inestabilidad.
2.- Pandeo local ocurre cuando alguna parte o partes de la sección de la columna son tan delgadas que se pandean localmente en compresión antes que los otros modos de pandeopuedan ocurrir.
3.- Pandeo torsionante se presenta cuando la columna presenta diversas configuraciones en su sección transversal.
Entre más larga sea una columna para una misma sección transversal, mayor es su tendencia a ponderarse y menor será la carga que puede soportar. Dicho lo anterior existe un parámetro llamado Relación de esbeltez (relación entre la longitud y el radio de giro mínimo) yseñala la tendencia del miembro al pandeo.
Aunque existan otros factores los cuales tienen al pandeo como son, tipo de conexión en los extremos, excentricidad de la carga, imperfecciones del material de la columna, esfuerzos residuales, etc.
En la bajada de cargas siempre se debe pasar por las columnas a través de las conexiones de la estructura. Las cargas pueden ser concéntricas si la posiciónde estas coincide con la de la columna, las cargas muertas pueden ser concéntricas, pero las cargas vivas nunca lo son en una columna interior, mientras que para una externa por lo general tendera la excentricidad.
La importancia de este miembro en la estabilidad de la estructura es quizás el más importante, por la flexión y recordemos que este elemento su función es la compresión.
En todomiembro metálico, en este caso el de la columna, los esfuerzos residuales tienen un valor significante ya que afecta la resistencia de este elemento cargado axialmente. Estos esfuerzos son importantes para relaciones de esbeltez entre 40 a 120.
Debido al proceso de fabricación del perfil, varia el tamaño de los esfuerzos residuales, el enfriamiento del acero no es proporcional sobre las partes delperfil, entonces la columna con una relación de esbeltez de 70 a 90, debido a los esfuerzos residuales disminuye su resistencia al pandeo en un 25%. Este efecto en cuanto a geometría hablemos, implicaría tener una sección más pequeña para soportar una carga considerada con otro tamaño.
La soldadura puede producir severos esfuerzos residuales en las columnas, que pueden aproximarse al esfuerzo defluencia en las cercanías de las partes soldadas.
También se pueden tener esfuerzos residuales debido al proceso de fabricación llamado combar, cuando se apoya el perfil en caliente este tiende a flexionarse, por lo cual en la colocación estando en obra el perfil debe colocarse viceversa como se tenía en fabrica.
Existe un amplio catalogo de perfiles a usar entre los cuales tenemos:
TubularesRedondos |
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Tubulares Cuadrados |
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Tubulares Rectangulares |
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Perfiles Costaneras |
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Perfiles Canales |
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Ángulos |
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Depende del estructurista la elección del perfil adecuado, dependiendo de las condiciones en que se encuentre.
DESARROLLO DE FORMULAS
1729; El matemático holandés PieterVan M. publico un artículo en el cual tenía una formula empírica para determinar la resistencia de una columna rectangular.
1757; El matemático suizo Leonhar Euler, escribió un artículo de gran valor relativo al pandeo de columnas.
FORMULA DE EULER
El esfuerzo bajo el cual se pandea una columna es que cuando decrece conforme la columna se hace más larga hace que se pandee con mayor facilidad....
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