Columnas

Universidad de Guadalajara

Mecánica de Materiales

Columna: miembro esbelto relativamente largo cargado a compresión. Esta descripción se plantea con términos relativos y nos es muy útil para el análisis. La medida de la esbeltez de una columna ha de tener en cuenta la longitud de la sección transversal y las dimensiones de la columna. y la manera de sujetar la extremos de la columna: enlas estructuras que generan las cargas y las reacciones columna. La medida de esbeltez comúnmente utilizada es In razón de esbeltez.
como:

L = longitud real de la columna entre los puntos de apoyo o de restricción lateral.
K = factor de fijación de los extremos.
Le =longitud efectiva, teniendo en cuenta la manera de fijar los extremos.
r = radio de giro mínimo de la sección transversal de lacolumna.

Longitud real L. En una columna simple con la carga aplicada en un extremo y la reacción creada en el otro, la longitud real es, obviamente, la longitud entre sus extremos. Pero en componentes de estructuras cargados a compresión que disponen de medios de sujeción laterales que impiden que se pandee, la longitud real se considera entre los puntos de restricción. Cada una de Iaspartes, entonces, se considera como una columna aparte.
Factor de fijación de los extremos, K. El factor de fijación de los extremos mide el grado de limitación contra rotación de cada extremo. Por lo general, se consideran tres tipos clásicos de conexiones de extremos: el extremo de pasador, el extremo fijo y el extremo libre. La figura 14―1 muestra varias combinaciones de tipos de extremos con losvalores correspondientes de K. Obsérvese que se dan dos valores de K. Uno es el valor teórico y el otro es el que por lo general se usa en situaciones prácticas, aunque se debe reconocer que es difícil lograr el extremo verdaderamente fijo.

Los extremos de pasador están imposibilitados contra rotación. Cuando una columna con sus dos extremos de pasador se pandea, adopta la forma de una curvauniforme entre sus extremos, como se muestra en la figura 14(a). Este es el caso básico de pandeo de columna y el valor de K = I.0 se aplica a columnas con dos extremos de pasador. Un tipo ideal de extremo de pasador es la articulación de rótula que permite el giro de la columna en cualquier dirección con respecto a cualquier eje. Una junta de pasador cilíndrico, permite la libre rotación conrespecto al eje del pasador, aunque crea algo de restricción en el plano perpendicular a su eje. Por esta razón se debe tener cuidado al aplicar factores de fijación a pasadores cilíndricos. Se supone que el extremo de pasador está guiado de tal modo que la línea de acción de la carga axial no cambia.
En teoría, los extremos fijos impiden perfectamente la rotación de columna en sus extremos. Amedida que la columna tiende a pandearse, la curva de de flexión del eje de la columna debe aproximarse al extremo fijo con una pendiente cero, como se ilustra en la figura 14-1(b). La figura pandeada se arquea hacia afuera a la mitad pero exhibe dos puntos de inflexión donde se invierte la dirección de la curvatura cerca de los extremos. El valor teórico del factor de fijación de los extremos es K =0.5, el cual indica que la columna actúa como si fuera solo la mitad de Iarga de lo que realmente es. Las columnas con extremos fijos son mucho más rígidas que las columnas con extremo de pasador y, por consiguiente, son capaces de soportar cargas mayores antes de pandearse. Se debe entender que es muy difícil fijar los extremos de una columna a la perfección. Se requiere que la conexión a lacolumna sea rígida y firme y que la estructura a la que se transfieren las cargas también sea rígida y firme. Por ello, en la práctica se recomienda el valor mayor a K= .65

El extremo libre de una columna puede girar y también trasladarse. Pero como puede moverse en cualquier dirección, éste es el peor caso de fijación de los extremos de una columna. El único modo práctico de usar una columna...