Columnas Cortas

COMPRESIÓN AXlAL
Las columnas se definen como elementos que sostienen principalmente cargas a compresión. En general, las columnas también soportan momentos flectores con respecto a uno o a los dos ejes de la sección transversal y esta acción de flexión puede producir fuerzas de tensión sobre una parte de la sección transversal. Aun en estos casos, se hace referencia a las columnas comoelementos a compresión puesto que las fuerzas de compresión dominan su comportamiento. Además del tipo más común como son los elementos verticales de estructuras, los elementos a compresión incluyen elementos principales de arcos, de pórticos rígidos inclinados o no, elementos a compresión en cerchas, cascarones o porciones de éstas que soportan compresión axial y otras formas estructurales. En estecapítulo se utilizará el término columna en forma intercambiable con el término elemento a compresión, por simplicidad y de conformidad con el uso general.
Se utilizan tres tipos de elementos a compresión de concreto reforzado:
1. Elementos reforzados con barras longitudinales y flejes transversales.
2. Elementos reforzados con barras longitudinales y espirales continuas.
3. Elementoscompuesds a compresión reforzados longitudinalmente con perfiles de acero estructural o con tubos Jon o sin barras longitudinales adicionales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal.
Los tipos 1 y 2 son los más comunes y la mayor parte del análisis en este capítulo se refiere a ellos.
El refuerzo principal en columnas es longitudinal, paralelo a la dirección de la carga y consta debarras dispuestas en forma de cuadrado, rectángulo o círculo,
La relación del área de acero longitudinal A, al área de la sección transversal bruta de concreto Ag está en el intervalo de 0.01 a 0.08, conforme al Código ACI 10.9.1. El límite inferior es necesario para garantizar una resistencia a momentos flectores no tenidos en cuenta en el análisis y para reducir los efectos del flujo plástico y dela retracción de fraguado del concreto sometido a compresión sostenida. Relaciones mayores que 0.08 no son solamente antieconómicas, sino que producen dificultades relacionadas con la congestión del refuerzo, en particular en las zonas de empalme del acero. Por 10 general se utilizan barras de los diámetros más grandes para reducir los costos de colocación y para evitar una congestión innecesaria.Las barras Nos. 14 y 18 con diámetros grandes se producen en especial para ser utilizadas en columnas. Según el Código ACI 10.9.2, se requiere un mínimo de cuatro barras longitudinales cuando éstas están encerradas por flejes rectangulares o circulares
regularmente espaciados y un mínimo de seis cuando las barras longitudinales están encerradas por una espiral continua.
Las columnas puedendividirse en dos grandes categorías: las columnas cortas, en las cuales la resistencia se rige por la resistencia de los materiales y por la geometría de la sección transversal, y las columnas esbeltas en las cuales la resistencia puede reducirse en forma significativa por las deflexiones laterales.
Hace algunos años, un estudio conjunto del ACI y la ASCE señalaba que el 90 por ciento de lascolumnas arriostradas contra desplazamiento lateral y el 40 por ciento de las no arriostradas podrían diseñarse como columnas cortas. El arriostramiento lateral efectivo, que evita el movimiento lateral relativo de los dos extremos de una columna, se proporciona a menudo mediante muros de cortante, núcleos de ascensores y de escaleras, arriostramiento diagonal o una combinación de éstos. Aunque lascolumnas esbeltas son ahora más comunes por el uso generalizado de materiales de alta resistencia y por el mejoramiento en los métodos para calcular las dimensiones de los elementos, resulta aún válido que, en la práctica corriente, la mayor parte de las columnas pueden considerarse columnas cortas.
El comportamiento de elementos a compresión cortos y cargados axialmente se estudió en la sección...