Diseño de columnas

COLUMNAS
MIEMBROS A COMPRESIÓN Y A FLEXIÓN
Se puede definir una columna como un miembro que soporta principalmente cargas axiales de compresión y cuya relación , siendo L la altura o longitud total del elemento y b la menor de sus dimensiones en planta.
Si el elemento a analizar tiene una relación de , el elemento es demasiado corto, su tipo de falla puede ser por aplastamiento otrasferencia de esfuerzos de contacto y por lo tanto se podrían diseñar como pedestales en concreto simple.
TIPOS DE COLUMNAS: según su tipo de falla se pueden clasificar en columnas cortas y largas.
Las columnas largas fallan por esbeltez y las cortas por resistencia.
Tipos de falla:
* Por esbeltez en columnas. Columnas con una relación de esbeltez, , alta, siendo r el radio de giro de lasección transversal.
El radio de giro se calcula por : y representa el sitio donde se concentra toda el área para hallar el momento de inercia

 
 
* Por resistencia: para columnas poco esbeltas, o sea aquellas donde la falla por esbeltez no sea posible, la falla está determinada por la resistencia del material (correspondiente a la fluencia en un material homogéneo) de la seccióntransversal.
Esta falla según el ACI, se alcanza cuando la fibra externa a compresión alcanza una deformación de 0.003.
 El primer paso sería determinar si el elemento se comporta como columna, esto es, y después verificar si es esbelta o no.
1. COLUMNAS ESBELTAS:
Para calificar si una columna fallará por esbeltez o por resistencia se debe determinar la relación de esbeltez definida en el párrafoanterior. Se sabe que las columnas esbeltas fallarán por pandeo antes que por resistencia, siendo esta una falla típica de elementos a compresión independientemente de la resistencia.
Las mayores resistencias alcanzadas en el concreto y la optimización de los métodos de diseño han llevado a utilizar secciones más esbeltas así el problema de estabilidad se ha incrementado enormemente.Adicionalmente se debe considerar el efecto P*. Este consiste en que cualquier miembro sometido a compresión y momento, se verá sometido a un momento secundario adicional debido a la excentricidad de la carga por la deflexión producida por la flexión. Este efecto se conoce también como Efecto de segundo orden ya que solo se presenta cuando la columna se ha flectado.
  
 
El factor de esbeltez dependede la longitud libre de pandeo del elemento. Esta longitud está regida por el tipo de unión de los extremos del elemento a analizar. Elementos sin restricción a rotación se pandean en toda su longitud por lo tanto su longitud libre es igual a su longitud real. Elementos en voladizos tendrán una longitud efectiva de sufrir pandeo igual al doble de un elemento simplemente apoyado y elementos conarriostramiento total en sus extremos tendrán una longitud efectiva menor que la propia del elemento.
Para tener en cuenta el efecto de las restricciones de rotación en los extremos se trabaja con el factor K que multiplica a la longitud real del elemento.
K: factor de arriostramiento (braced or unbraced)
Si el miembro se considera arriostrado y su longitud efectiva para sufrir pandeo serámenor que la real . En inglés se consideran: braced member
Si sería un elemento no arriostrado. unbraced member   
Para diseñar una columna como elemento corto, es decir, omitir los efectos de esbeltez, se debe verificar que:
para sistemas arriostrados o con restricción lateral.
para sistemas sin arriostramientos o sin restricción lateral a rotación
donde:
M1b: El menor de losmomentos de extremo de un elemento a compresión
M2b: momento mayor
EFECTOS DE ESBELTEZ DE LA NSR-98: La norma considera los efectos de esbeltez en el capítulo C.10.11.8.
Allí se tienen en cuenta por separado los efectos locales, correspondientes a la falla de un solo elemento, y los efectos globales de esbeltez correspondientes a todo un piso de una edificación considerando que estos pueden ser...