columnas cortas

CAPÍTULO 2
COLUMNAS CORTAS BAJO CARGA AXIAL SIMPLE
2.1 Comportamiento, modos de falla y resistencia de elementos sujetos a
compresión axial
En este capítulo se presentan los procedimientos necesarios para determinar la
resistencia de elementos de concreto reforzado sujetos a la acción de carga axial
simple. Se consideran aquí únicamente elementos muy cortos, en los que no
existen problemasde esbeltez. Se supondrán conocidas la geometría del
elemento, incluyendo la cantidad y distribución del acero de refuerzo, la calidad
del concreto, definida por una cierta resistencia nominal (f’c ), y la calidad del acero,
definida por su esfuerzo de fluencia (fy ).

En la figura 2.1 se representan las curvas carga-deformación unitaria para tres
tipos de elementos de concreto sujetos acompresión axial. Las curvas son típicas
de las que se obtienen de ensayes de columnas relativamente cortas. Si las
columnas fueran muy esbeltas, la resistencia estaría afectada en forma importante
por los efectos de la deflexión lateral debida a excentricidades accidentales en la
aplicación de la carga. Este problema se tratará más adelante en el capítulo 5.

La curva A, correspondiente a unespécimen de concreto simple, representa la
curva característica carga-deformación

de una columna con relaciones de

esbeltez mayor que 2 pero menor que 10 ó 12. Como es el caso de cilindros de
control, la carga máxima se alcanza cuando se llega a una deformación unitaria
del orden de 0.002.

Es importante recordar que la resistencia de un prisma disminuye al aumentar la
relación deesbeltez, hasta llegar a un valor mínimo aproximadamente igual al 85
por ciento de la resistencia de un prisma con relación de esbeltez igual a dos. Por
consiguiente, la resistencia de un elemento de concreto simple sujeto a
compresión axial puede estimarse como el producto del 85 por ciento del esfuerzo
medido en un cilindro de control (f’c ), ensayado en las mismas condiciones, por el
área dela sección transversal del elemento.

Este factor de reducción, 0.85, es sólo un promedio de resultados de ensayes en
miembros colados verticalmente. Se han encontrado valores para

este factor

desde 0.69 hasta 0.95.

Si se adiciona refuerzo longitudinal a un espécimen de concreto simple y se utiliza
el refuerzo transversal necesario para mantener las barras longitudinales en suposición durante el colado, la carga máxima se obtiene bajo las mismas
condiciones que en un prisma de concreto simple, es decir, a una deformación
unitaria del orden de 0.002. La falla, como en el caso anterior, se produce a una
deformación de 0.003 ó 0.004, si el ensaye es de corta duración. A esa
deformación, el concreto se agrieta longitudinalmente, o según planos con una
inclinaciónaproximada de 45º, dependiendo de las restricciones en los extremos
del espécimen, y las barras longitudinales se pandean entre estribos al faltarles el
soporte lateral del concreto.

Conviene hacer hincapié en que el término “falla” suele usarse de un modo
confuso. En unos casos indica la resistencia y en otros el colapso final que ocurre
a una carga generalmente menor que la resistencia. En estecaso se utilizará para
indicar el colapso final.

La característica acción-respuesta de un espécimen con refuerzo longitudinal es
una curva como la B de la figura 2.1. La resistencia adicional sobre la de un
prisma de concreto simple es debida a la contribución del refuerzo longitudinal en
compresión. Se puede estimar esta contribución como el producto del área de
acero por el esfuerzo defluencia, fy.

Por lo tanto, la resistencia o carga máxima que un prisma de concreto con
refuerzo longitudinal y estribos transversales es capaz de alcanzar, está dada por
la expresión:

Po = 0.85 f’c Ag + A s fy

(2.1)

En ella, Ag representa el área total de concreto, sin descontar el área ocupada por
las barras. En rigor debe descontarse esta área pero, como normalmente es
pequeña,...