Columnas esbeltas

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TEMA 12

columnas esbeltas

1.- DEFINICIONES

Se dice que una columna es esbelta si las dimensiones de su sección transversal son pequeñas en comparación con su longitud. El grado de esbeltez se expresa, generalmente, en términos de la relación de esbeltez L/r donde L es la longitud no soportada del elemento y r es el radio de giro de su sección transversal, igual a [pic].Todo lo descrito en clases anteriores relativo a elementos de concreto armado sujetos a compresión y/o flexo-compresión, se refiere a columnas cortas (relaciones de esbeltez pequeñas) en los cuales la resistencia se controla por la acción de la resistencia de los materiales y los conceptos geométricos de la sección transversal.

En la práctica, la mayor parte de las columnas están dentro deesta categoría, sin embargo, por cuestiones de arquitectura y/o uso de materiales de alta resistencia, se pueden presentar columnas muy largas, con secciones transversales reducidas., es decir, columnas esbeltas es por ello necesario el estudio de su comportamiento y sus soluciones.

Un elemento con gran esbeltez entrará en colapso ante una carga de compresión menor que la correspondiente paraun elemento más corto con las mismas dimensiones de la sección transversal. En las columnas esbeltas el colapso se produce por pandeo, es decir, por un súbito desplazamiento lateral del elemento entre sus extremos, con el consecuente sobre esfuerzo del acero y del concreto causado por los esfuerzos de flexión que se superponen a los esfuerzos de flexión que se superponen a los esfuerzos decomprensión axial.

Si la esbeltez de la columna es tal, que para el nivel de carga axial aplicado, se generan deformaciones transversales que aumentan significativamente la excentricidad considerada en el diseño, deberá evaluarse el momento generado por la nueva excentricidad, denominada como efecto o deformación de segundo orden, lo que genera momentos secundarios.

El cálculo de lasdeformaciones de segundo orden es complejo, pues la evaluación de la rigidez del conjunto concreto-refuerzo considerando secciones fisuradas, y problemas de relajamiento del acero debido a la contracción del fraguado y el flujo plástico, hacen difícil una evaluación simple.
Debido a estas dificultades es común que los diseñadores usen métodos aproximados planteados por diversos autores yreconocidos en los códigos de diseño.

2.- ESBELTEZ EN COLUMNAS CON O SIN DESPLAZAMIENTO LATERAL

La importancia de los momentos de segundo orden, generados por la excentricidad producida por la deformación transversal de las columnas, es diferente si se trata de columnas con simple curvatura o con doble curvatura, interesando además la posibilidad de existencia de desplazamientos relativos entrelos nudos del entrepiso donde se encuentra la columna que se está analizando. En las edificaciones usuales, las columnas tienen generalmente doble curvatura y tienen desplazamiento lateral relativo entre sus nudos, debido a que forman pórticos continuos con las vigas y están expuestos a acciones de cargas de sismo, que inducen deformaciones laterales en la estructura.
[pic][pic]
En la figura se aprecia claramente que:

a) El efecto de esbeltez es más crítico en columnas con curvatura simple en relación a las columnas con curvatura doble, debido a que el momento máximo de segundo orden afecta directamente al momento del primer orden, mientras en el caso de curvatura doble los máximos no coinciden. Esto es válido mientras noexista deformación relativa entre nudos extremos de la columna.

b) El efecto de esbeltez en el caso de existir desplazamientos laterales es más critico en relación al caso de desplazamiento restringido, pues los momentos máximos de primer y segundo orden son coincidentes y porque los desplazamientos laterales en estructuras aporticadas son importantes.

2.1 Factores que Influyen...
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