¿QUE ES FLEXOCOMPRESION?

1. COLUMNAS.

1.1.- DEFINICIÓN.-

Son los elementos estructurales generalmente verticales, que reciben las cargas de las losas y de las vigas con el fin de trasmitirlos hacia la cimentación, y permiten que una edificación tenga varios niveles.

Desde el punto de vista sísmico, las columnas son elementos muy importantes, pues forman con las vigas los denominados pórticos, que constituyen el esqueleto sismo-resistente junto con los muros, si estos existen.

Las columnas se construyen de diferentes secciones, siendo común el uso de columnas circulares, cuadradas y rectangulares; también puede usarse otro tipo de secciones como las poligonales o trapezoidales, las cuales suelen ser más caras debido al encofrado mayor y mas dificultoso.

1.2.- CARACTERÍSTICAS.-

Las columnas son elementos principalmente sometidos y esfuerzos de compresión y simultáneamente a los de flexión (flexocompresión), debido a que tienen momentos flectores trasmitidos por las vigas y reciben las cargas axiales de los diferentes niveles de la edificación. La sección transversal de la columna dependerá de la magnitud de la carga vertical que recibe y de la magnitud de los momentos flectores actuantes.

En la mayoría de las edificaciones usuales, con luces menores a 6 ó 7m, y con un adecuado número de muros (placas) en cada dirección, las columnas pueden dimensionarse estimando su carga axial, ya que esta suele ser crítica para definir su sección.

En los casos de luces muy grandes, se producen momentos importantes debidos a cargas de gravedad, sobre todo en las columnas extremas, siendo importante el peralte que pueden tener estas en la dirección (del pórtico) donde se producen estos momentos.

Las columnas ven afectadas su resistencia debido a los denominados efectos de esbeltez; estos ocasionan deformaciones transversales que generan excentricidades adicionales a las del análisis convencional, produciéndose momentos que afectan la capacidad resistente de las columnas.

Mientras mayor sea la altura de la columna o menor su sección transversal, mayores serán las deformaciones transversales, y por tanto mayores los momentos adicionales.

Otros factores como son la magnitud de la carga axial, el arriostre de la columna en los encuentros con las vigas, el tipo de curvatura y el desplazamiento lateral del entrepiso en análisis, influyen en la evaluación de los efectos de esbeltez.

En la estructuración de una edificación existe el criterio bastante difundido de peraltar las columnas en la dirección de los "pórticos principales". La razón principal de esta recomendación es proporcionar mayor resistencia en la dirección donde los momentos debidos a cargas de gravedad pueden ser importantes. Sin embargo, en la mayoría de edificaciones se tienen luces menores a 6 ó 7 m, y en estos casos los momentos de cargas de

gravedad no son muy importantes, salvo el caso de columnas exteriores (extremas) o de columnas comprendidas entre tramos de vigas de luces notoriamente diferentes.

1.3.- COMPORTAMIENTO.

En las edificaciones exclusivamente conformadas por pórticos, sin muros o placas, los momentos de sismo son más importantes que los de cargas de gravedad, incluso en la dirección de los "pórticos principales", salvo en los casos de estructuras con luces muy significativas. Esta realidad es cierta incluso en edificaciones de dos o tres pisos y por tanto el criterio indicado anteriormente en el sentido de peraltar las columnas en la dirección de los pórticos principales no es válido.

El objetivo principal debe ser proporcionar rigidez lateral y resistencia en las dos direcciones de la edificación, para lo cual debemos tener algunas columnas peraltadas en una dirección y otras en la dirección perpendicular, y recurrir al uso de muros o placas, sean de concreto armado, o de albañilería para el caso de edificaciones de pocos pisos. Así mismo la ubicación y colocación adecuada de los estribos y espirales permitirán mejorar el confinamiento y alcanzar resistencias mayores a las previstas durante los sismo.

Lo que además debe buscarse es que las columnas exteriores tengan peralte adecuado en la dirección perpendicular al eje exterior o de la fachada, de modo de contar con una adecuada longitud de anclaje para el refuerzo de la viga que llega a ese eje exterior y de proporcionar resistencia para los momentos de cargas de gravedad que como ya se ha indicado pueden ser importantes en las columnas exteriores.

1.4. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Las columnas al ser sometidas a carga axial y momento flector, tiene que ser dimensionadas, considerando los dos efectos simultáneamente, tratando de evaluar cuál de los dos es el que gobierna en forma más influyente el dimensionamiento. Si se trata de edificaciones con un buen número de pisos, tal que se pueda advertir que la carga axial es importante con relación al momento, se puede dimensionar buscando una sección total de modo que la carga axial en servicio, produzca un esfuerzo de compresión del orden de 0,45 f'c. Si se trata de una edificación de pocos piso y de luces importantes, es posible que los momentos produzcan excentricidades importantes y se busque una sección con más peralte para la dirección donde el momento es crítico. El problema no es simple si se considera que existen cargas y momentos producidos por cargas de gravedad y por las cargas horizontales de sismo. En base a todo lo indicado se puede recomendar los siguientes criterios de dimensionamiento:

1) Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, tal que la rigidez lateral y la resistencia van a estar principalmente controladas por los muros, las columnas se pueden dimensionar suponiendo un área igual a:

Areade columna=P(servicio)0.45 f ´ c

2) Para el mismo tipo de edificios, el dimensionamiento de las columnas con menos carga axial, como es el caso de las exteriores o esquineras, se podrá hacer con un área igual a:

Areade columna=P(servicio)0.35 f ´ c

3) Para edificios íntegramente aporticados, menores o iguales a los cuatro pisos, las columnas deberán dimensionarse mediante alguna estimación del momento de sismo, demostrando la experiencia que se requerirán columnas con un área fluctuante entre 1000 y 2000 cm², salvo que se tengan vigas con luces mayores a 7 m. Así para este tipo de edificios, se dispondrá columnas de 35*35, 40*40, 25*50, 30*60, 30*40, 30*50, 40*50, 40*60 ó circulares de 40 ó 50 cm. de diámetro, no olvidando la importancia de colocar columnas con suficiente peralte en las dos direcciones, pues se trata de proporcionar la rigidez lateral en las dos direcciones. Por consiguiente de debe cuidar el peralte en las columnas exteriores de los pórticos principales y secundarios. Siendo muy útil en estos casos emplear columnas esquinera en forma de "L" y exteriores en forma de "T", o un mixto de columnas rectangurales con alguna peraltada en la dirección principal (exteriores) y otras peraltadas en la dirección secundaria ( interiores). 4) Para edificios con luces significativas (mayores a 7 u 8 m), deben tenerse especial cuidado en las columnas exteriores, pudiendo dimensionarse el peralte de columna en un 70% u 80% del peralte de la viga principal

1.5. DETALLES PARA REFUERZO LONGITUDINAL DE COLUMNAS

Las barras longitudinales que tengan que doblarse por cambio de sección la columna, deberán tener una pendiente máxima de 1 en 6 continuando luego con la dirección del eje de En la zona de cambio de sección deberá proporcionarse soporte lateral adecuando por medio de estribos espirales, o por el propio sistema de entrepiso. El soporte lateral deberá resistir 1.5 veces el valor de la componente horizontal de la fuerza nominal en la barra inclinada, suponiendo que trabaja a su máxima capacidad.

Cuando el desalineamiento vertical de las caras de columnas sea mayor de 7.5 cm tal que no puedan doblarse las barras como se indican en los párrafos anteriores, estas barras se traslaparán con el refuerzo longitudinal de la columna superior.

Los empalmes de las barras longitudinales de columnas se harán preferentemente dentro de los 2/3 centrales de la altura del elemento tal como se verá a continuación:

1.6. DETALLES PARA REFUERZO TRANSVERSAL DE COLUMNAS Y VIGAS

El refuerzo transversal deberá cumplir con los requerimientos de diseño por fuerza cortante y confinamiento, debiendo además cumplir con lo indicado a continuación.

EN ESPIRALES:

a) Los espirales consisten en barras continuas, espaciadas uniformemente con un diámetro mínimo de 3/8". El espacio libre entre espirales es como mínimo de 2.5 cm y como máximo de 7.5 cm. b) El anclaje de refuerzo en espiral se hará aumentando 1.5 vueltas de la barra en cada extremo. c) El refuerzo en espiral se empalmará por traslape con una longitud mínima de 48 db. d) El refuerzo en espiral deberá extenderse desde la parte superior dela zapata o losa en cualquier nivel, hasta la altura del refuerzo horizontal más bajo del elemento soportado.

e) Siempre deberán colocarse estribos por encima de la terminación del espiral hasta la parte inferior de la losa o ábaco. f) En columnas con capiteles, el refuerzo en espiral se extenderá hasta el nivel en el cual el diámetro o ancho del capital es el doble de la columna. g) El refuerzo en espiral será sujetado firmemente en su lugar y se usarán especiadores verticales para mantener la alineación.

ESTRIBOS:

a) Todas las barras longitudinales de columnas deben estar confinadas por estribos cerrados. b) En columnas se usarán estribos de φ 3/8" como mínimo para el caso de barras longitudinales hasta φ 1", para el caso de barras longitudinales de diámetros mayores se usarán estribos de φ 1/2" como mínimo. c) El espaciamiento máximo entre estribos deberá ser el menor de: - 16 veces el diámetro de la barra longitudinal. - La menor dimensión de la columna. - 30 cm. d) Los estribos deben disponerse de tal forma que cada barra longitudinal de esquina tenga apoyo lateral proporcionado por el doblez de un estribo con un ángulo comprendido menor o iguala 135°, y ninguna barra debe que este lateralmente soportada, como se podría apreciar.e) En estructuras de muros portantes de albañilería cuya rigidez y resistencia en ambas direcciones ante acciones laterales esté dada principalmente por los muros , se podrá usar estribos de φ 1/4" en las columnas aisladas cuya menor dimensión no exceda de 25 cm. o en los confinamientos de los muros de albañilería. f) En columnas cuyas barras longitudinales estén dispuestas a lo largo de una circunferencia, se pueden emplear estribos circulares. g) El refuerzo de comprensión en vigas debe confinarse con estribos que tengan los mismos requisitos de tamaño y espaciamiento indicado para columnas, o bien con una malla electrosoldada de un área equivalente.

1.7.- EMPALMES EN COLUMNAS Y PLACAS:

Las columnas son elementos sometidos a flexocompresión (momento más cargas axial de compresión) y eventualmente sometidos a flexo-tracción. El efecto principal es la compresión y viene acompañada del momento flector que se vuelve importante por su propio valor absoluto o por un valor relativo conforme la carga de comprensión disminuya.

En base a estos conceptos deducimos que los empalmes en columnas podrían calcularse en principio como empalmes en compresión ya que los fierros básicamente estarán sometidos a dicho esfuerzo. Sin embargo, la presencia del momento flector puede hacer que determinados fierros estén sometidos a tracción y por tanto, requerir de una mayor longitud de empalme.

Los empalmes en columnas se efectúan comúnmente en la zona ubicada encima del nivel de piso. Sin embargo, si se piensa que en esa zona existe una mayor cantidad de estribos (por ser zona de confinamiento), y que allí están ubicados los mayores momentos en las

columnas, deberíamos concluir que no es la zona ideal para efectuar los empalmes, tanto por ser una zona congestionada por estribos como por ser una zona de esfuerzos altos.

Por lo tanto se puede considerar que empalmar aproximadamente en el tercio central de la altura de las columnas (entre pisos) es mucho mejor, ya que en esa zona los momentos son mínimos y el confinamiento que ocasiona dificultad en el armado no existe.

Esta recomendación es válida como tal, debiendo aclarar que en una gran cantidad de columnas los momentos son pequeños en comparación con la carga de compresión y por tanto no interesará mucho empalmar en una zona de aparente esfuerzos altos.