CLASE 1, CONCRETO II [Autoguardado] [Autoguardado]

CLASE 1 B1 CONCRETO II

GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES

COLUMNAS

SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE ARTICULAN OTROS ELEMENTOS ESTRUCTURALES (VIGAS , LOSAS, ZAPATAS, MUROS), SOPORTAN Y TRASMITEN CARGAS A COMPRESIÓN , SOPORTAN MOMENTOS FLECTORES CON RESPECTO A LOS EJES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL, EL EFECTO DE FLEXIÓN PRODUCE ESFUERZOS DE TENSIÓN. FINALMENTE TRASMITEN CARGAS A LAS ZAPATAS

LÍMITES DE BARRAS LONGITUDINALES, SEGÚN ACI 10.9.2


GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES

COLUMNAS

CLASIFICACIÓN

PEDESTALES O BLOQUES CORTOS A COMPRESIÓN.SI SU ALTURA ES MENOR A 3 VECES SU DIMENSIÓN LATERAL MÁS PEQUEÑA. EL ACI EN SU LITERAL 2.2 Y 10.14, DETERMINA QUE UN PEDESTAL PUEDE FABRICARSE CON CONCRETO SIMPLE O SIN REFUERZO, Y SOPORTA UN ESFUERZO MÁXIMO DE COMPRESIÓN DEL 0,85φ𝒇′𝒄, donde φ es 0,65.

QUE OCURRE SI LA CARGA APLICADA AL ELEMENTO ES MAYOR QUE 0,85φ𝒇′𝒄 𝑨′𝒈?

COLUMNAS CORTAS DE CONCRETO REFORZADO.UNA COLUMNA CORTA DE HA, FALLA DEBIDO A LA FALLA INICIAL DEL MATERIAL, ES COLUMNA CORTA, LA CARGA QUE SOPORTA ES FUNCIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL, CALIDAD DE LOS MATERIALES, ES UN ELEMENTO ESTRUCTURAL ROBUSTO DE ESCAZA FLEXIBILIDAD.

COLUMNAS LARGAS O ESBELTAS DE CONCRETO REFORZADO.LAS DEFORMACIONES POR FLEXIÓN SON DIRECTAMENTE PROPORCIONALES A LA ESBELTEZ, IGUAL PARA LOS MO-MENTOS SECUNDARIOS RESULTANTES. SI LA MAGNITUD DE LOS MOMENTOS SON TALES QUE MODIFICAN LA CAPACIDAD DE CARGA AXIAL DEL ELEMENTO, SE TRATA DE UNA COLUMNA ESBELTA.


EL ACI, PERMITE DISEÑAR COMO COLUMNASCORTAS, SIEMPRE QUE LOS MOMENTOS

SECUNDARIOS NO REDUZCAN EN MÁS DEL 5% LA RESISTENCIA

CLASE 1 B1 CONCRETO II TIPOS DE


UNA COLUMNA DE HORMIGÓN SIMPLE, SU CAPACIDAD PORTANTEES INFERIOR, SI A SU SIMILAR SE LE COLOCA ACERO DE REFUERSOLONGITUDINAL Y TRANSVERSAL (EN FORMA DE ESTRIBOS CERRADOS,ZUNCHOS ELICOIDALES DE TAL MANERA QUE SE LE PROVISIONE DERESTRICCIÓN LATERAL)

LAS CARGAS DE COMPRESIÓN PRODUCEN DEFORMACIÓNLONGITUDINAL Y TRANSVERSAL, DEBIDO AL EFECTO DE POISSON (MÓDULO DE POISSON)


COLUMNA CON ESTRIBOS

COLUMNA ZUNCHADA

SON LAS QUE TIENEN ESTRIBOS CERRADOS , QUE IMPIDENEL DESPLAZAMIENTO DE LAS VARILLAS LONGITUDINALESDE ACERO. IMPIDEN EL PADEO DE LAS VARILLAS HACIA AFUERA,AUMENTAN LA RESISTENCIA DE LA COLUMNA, IMPIDEN QUE ELRECUBRIMIENTO SE FISURE Y SE DESPRENDA

SE REFIEREN A COLUMNAS DE HORMIGÓN QUE SE FABRICAN CONZUNCHOS ELICOIDLES Y CONTÍNUOS DE ACERO. SON MÁ EFICIENTES QUE LAS COLUMNAS ESTRIBADAS.

COLUMNAS COMPUESTAS

COLUMNAS DE CONCRETO, REFORZADASLONGITUDINALMENTE CON O SIN VARILLAS DEACERO, PUEDEN SER TUBULARES DE ACERORELLANAS CON CONCRETO


COLUMNA CON ESTRIBOS COLUMNA ZUNCHADA

COLUMNAS COMPUESTAS


CAPACIDAD DE CARGA AXIAL DE COLUMNAS

NO EXISTE LA CARGA AXIAL PERFECTA, DEBIDO A LA INTERACCIÓN DE LA COLUMNA CON OTROS ELEMENTOS. LAÚLTIMA RESISTENCIA O RESISTENCIA NOMINAL , PARA UNA COLUMNA CORTA CON CARGA AXIAL, SE PUEDEDETERMINAR CON.

Donde.𝐴𝑔 ´ = área total del concreto

𝐴𝑠𝑡 = área total del refuerzo longitudinal

𝑃𝑛 = última resistencia o resistencia teórica


FALLA DE COLUMNAS CON ESTRIBOS Y ESPIRALES.

LOS ESTRIBOS O CERCOS, CONFINAN A LAS VARILLAS DE REFUERZO LONGITUDINAL,Y AL CONCRETO FORMANDO UN NÚCLEO MUY RESISTENTE, SI SE CARGA UNA COLUMNAAXIALMENTE HASTA QUE FALLE, EL RECUBRIIENTO SE FISURA Y SE DESPRENDE,OCURRE QUE SI LOS CERCOS ESTAN DEMASIADO SEPARADOS LAS VARILLAS SEPANDEARAN INMEDIATAMENTE. MF

PARA UNA COLUMNA CIRCULAR DE ZUNCHOS CONTINUOS, EN UN ESCENARIO DE FALLA ,NO ES LO MISMO QUE EN LAS COLUMNAS ESTRIBADAS, EL DESCOCHAMIENTO ES UN AVISODE FALLA TOTAL, SI EL PASO ES PEQUEñO, EL REFUERZO LONGITUDINAL, APOYADO POR ELREFUERZO TRANSVERSAL RESISTIRAN LA FALLA. LA TENSIÓN DE ARO SE DA POR EL ESFUERZO LATERAL Y ES EL DOBLE DE EFECTIVO FRENTE A LOS REFUERZOS LONGITUDINALES.



SE PUEDE CALCULAR LA RESISTENCIA AL RECUBRIMIENTO UTILIZANDO LA EXPRESIÓN

𝐴𝑐 = área del núcleo, su diámetro es entre bordes del zuncho elicoidal



LA TENSIÓN EN EL ARO DE ACERO (ZUNCHO), SE ORIGINA POR LA PRESIÓN QUE EJERCE EL NÚCLEO, Y ES MUY EFICIENTE PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD ÚLTIMA DE LA COLUMNASE CALCULA CON LA EXPRESIÓN.



ECUACIÓN 10-5 ACI

CANTIDAD DE ACERO EN UNA VUELTA , REFUERZO TRANSVERSAL COLUMNA ZUNCHADA

𝑫𝒄 𝐞𝐬 𝐞𝐥 𝐝𝐢á𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝐝𝐞𝐥 𝐧ú𝐜𝐥𝐞𝐨 𝐝𝐞 𝐞𝐱𝐭𝐫𝐞𝐦𝐨 𝐚 𝐞𝐱𝐭𝐫𝐞𝐦𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐞𝐬𝐩𝐢𝐫𝐚𝐥

𝒅𝒃 𝐞𝐬 𝐞𝐥 𝐝𝐢á𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐯𝐚𝐫𝐢𝐥𝐥𝐚

𝒂𝒔 𝐞𝐬 á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐬𝐞𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐬𝐯𝐞𝐫𝐬𝐚𝐥 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐯𝐚𝐫𝐢𝐥𝐥𝐚


REQUISITOS DEL CÓDIGO ACI PARA COLUMNAS EN SITIO.

1. EL % DEL ACERO TOTAL LONGITUDEINAL, NO DEBE SER MENOR QUE EL 1% DEL ÁREA TOTALTRANSVERSAL DE LA COLUMNA. ACI . 10.9.1. ES POSIBLE QUE UNA CUANTÍA MENOR AL 1 %PRODUZCA UNA FALLA NO DÚCTIL, DE OCURRENCIA REPENTINA, SEMEJANTE A UNA COLUMNA DE HORMIGÓN SIMPLE 10.8.4.

a. REDUCE EL FLUJO PLÁSTICO.b. REDUCE LA CONTRACCIÓNc. PROVEE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DE LA COLUMNA

2. EL % MÁXIMO DE ACERO NO DEBE SER MAYOR QUE EL 8% DEL ÁREA TRANSVERSAL DE LA COLUMNA. ACI. 10.9.1. EL OBJETIVO ES EVITAR EL ASINAMIENTO DE VARILLAS.

a. EN LA PRÁCTICA SE UTILIZA 4 a 5 %, DEBIDO A QUE ES DIFÍCIL QUE ENTRE CONCRETOENTRE LA CIMBRA Y EL ACERO.

b. ALTAS DOSIFICACIONES, INCREMENTAN POSIBILIDADES DE POROSc. SI EL % DE ACERO ES ALTO, SE DEBE DISPONERLO EN PAQUETES, RACIMOS



3. ACI. 10.9.2.

4. EL RECUBRIMIENTO, EL ESPACIMAMIENTO ENTRE VARILLAS, TIENE UN ANCHO 10 A 8 PULGADAS

NÚMERO VARILLAS

CON ESTRIBOS RECTANGULARES O CIRCULARES

ESTRIBOS TRIANGULARS

ESPIRALES CONSULTAR ACICOMENTARIO

10.9.2

4 3 6



5.

DIÁMETROS DEL REFUERZO TRANSVERSAL

PARA VARILLAS LONGITUDINALES # 10

PARA VARILLAS LONGITUDINALES MAYORES AL # 10 Y EN RACIMOS

# 3 # 4

SE PUEDE USAR ALAMBRE CORRUGADO O MALLA SOLDADA DE ÁREA SEGÚN

ACI. 7.10.5.1.

LA DISTANCIA CENTRO A CENTRO ENTRE ESTRIBOS NO DEBE SER MAYOR QUE 16 VECES EL dbLONGITUDINALES, 48 VECES EL db DE LOS ESTRIBOS

CADA VARILLA LONGITUDINAL DE ESQUINA DEBE TENER SOPORTE DE LA ESQUINA DE ESTRIBO, DE MANERAALTERNADA, Y ÁNGULO NO MAYOR A 135 GRADOS



TAREA.CONSULTAR LOS REQUISITOS DE COLUMNAS COLADAS EN OBRA.



6.

TRASLAPE. 48 db o 12 pulgadas ACI. 7. 10. 4 CONSULTAR TRASLAPES, COMENTARIOS


REQUISITOS DEL CÓDIGO ACI PARA COLUMNAS EN SITIO. SEGURIDAD

COEFICIENTES φ

COEFICIENTES φ DE SEGURIDAD

ELEMENTOS φ

VIGAS: FLEXION Y CORTANTE 0,90 0,75 RESPECTIVAMENTE

COLUMNAS: CON ESTRIBOS 0,65

COLUMNAS: CON ZUNCHADAS 0,75 MAYOR TENACIDAD


REQUISITOS DEL CÓDIGO ACI PARA COLUMNAS EN SITIO. SEGURIDAD

COEFICIENTES φ

LA FALLA DE UNA COLUMNA ES MAS DELICADA QUE LA FALLA DE UNA VIGA, LA COLUMNA ES RESPONSABLEDE GESTIONAR MAYOR CARGA QUE LA VIGA, SI LAS COLUMNAS DE PISO FALLAN EL EDIFICIO SE DESPLOMARÁ

NO ASÍ SI FALLA UNA VIGA. ES LA RAZÓN POR LO QUE LOS COEFICIENTES φ SON MENORES PARA LAS COLUMNAS Y MAYORES PARA VIGAS.

TIPOS DE FALLAS

OTRAS RAZONES QUE JUSTIFICAN EL BAJO VALOR DE φ

ES MÁS DIFÍCIL FABRICAR UNA COLUMNA QUE UNA VIGA, YA POR LA ESTRECHEZ ENTRE LA CIMBRAY EL ACERO DE REFUERZO EN UNA COLUMNA, NO ASÍ EN UNA VIGA. ESTO HACE QUEPUEDE GENERARSE POROS EN LA COLUMNA, CON LO QUE DISMINUIRÁ LA RESISTENCIA DELA COLUMNA

EN LAS VIGAS, LA RESISTENCIA DEPENDE DEL VALOR DE FLUENCIA DEL ACERO EN LA ZONA DE FLEXIÓNEN LAS COLUMNAS LA RESISTENCIA A LA FALLA DEPENDE DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA DEL CONCRETO

LOS FACTORES DE LONGITUD AFECTAN DRÁSTICAMENTE

EL EFECTO DE LA EXCENTRICIDAD, LA RIGIDEZ DE LOS PÓRTICOS AUNQUE SOPORTEN SÓLO CARGAS DEGRAVEDAD PUEDEN ESTAR SOMETIDOS A FLEXIÓN Y MOMENTOS.

FÓRMULAS DE DISEÑ0

𝑒 = EXENTRICIDAD

𝑃𝑢 = CARGA AXIAL

𝑀𝑢 = MOMENTO DE FLEXIÓN

ECUACIONES DEL CÓDIGO ACI

LA CPACIDAD DE CARGA AXIAL DE LAS COLUMNAS NO DEBE SER MAYOR QUE.

ESTAS ECUACIONES SE UTILIZAN CUANDO EL MOMENTO ES PEQUEÑO o NO HAY MOMENTO CALCULADO.

COLUMNAS CON ESTRIBOS

𝑒 MENOR QUE 0,05h

COLUMNAS ZUNCHADAS

𝑒 MENOR QUE 0,10hh ES EL DIÁMETRO TOTAL DE LA COLUMNA ZUNCHADA O EL ANCHO TOTAL DE UNA COLUMNA RECTANGULAR O CUADRADA

PARA COLUMNAS CORTAS, SIEMPRE QUE 𝑒 SEA MENOR QUE LOS VALORES DESCRITOS

CRITERIOS ECONÓMICOS EN COLUMNAS

SECCIONES DE MAYOR TAMAÑO

VIGA COLUMNA

ALTA CALIDAD DEL HORMIGÓN

30 AL 40% EL CONCRETO ESTÁ A COMPRESIÓN, EL RESTO , 60 Y 70 % ESTÁ A TENSIÓN Y FISURADO

UN % MAYOR EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA COLUMNAESTA A COMPRESIÓN

ACERO EN EL ORDEN DEL 1,5% Y 3%

SE DESPERDICIA60 Y 70 %

DISEÑO DE COLUMNAS CARGADAS AXIALMENTE

1.- DATOS:CARGAS:

AXIALCARGA VIVA L = 180 𝐾𝑙𝑏CARGA VIVA D = 130 𝐾𝑙𝑏

ACERO:𝐴𝑠 = 2%𝑓¨𝑦 = 60 000 𝑙𝑏/plg2

CONCRETO:𝑓¨𝑐 = 4000 𝑙𝑏/plg2

2.- PLANTEAMIENTO:

φ = 0,65 PARA COLUMNAS ESTRIBADAS

φ 𝑷𝒏= o,80 φ[0,85𝒇¨𝒄(𝑨𝑮 − 𝑨𝒔𝒕)+𝒇¨𝒚 𝑨𝒔𝒕] 𝐀𝐂𝐈 − 𝟏𝟎 − 𝟐

𝑷𝒖 = 1,10 D + 1,60 L

3.- DIMENSIONAMIENTO DE LA COLUMNA

𝑷𝒖 = 1,10 (130) + 1,60(180) = 444 KLb

444 = o,80 ( 0,65)0,80 [0,85(0,80) 4 (𝑨𝑮 − 𝟎, 𝟎𝟐𝑨𝑮)+60(0,02𝑨𝑮]

𝑨𝒔𝒕 = 𝟎, 𝟎𝟐%𝑨𝑮

𝑨𝑮 = 188,40 𝑝𝑙𝑔2 LA RAÍZ CUADRADA ES 13,72, SE ASUME 14 X 14 plg como lados de la columna: 𝑨𝑮 = 196 𝑝𝑙𝑔2


4.- ACERO LONGITUDINAL:

φ 𝑷𝒏= o,80 φ[0,85𝒇¨𝒄(𝑨𝑮 − 𝑨𝒔𝒕)+𝒇¨𝒚 𝑨𝒔𝒕] 𝐀𝐂𝐈 − 𝟏𝟎 − 𝟐

5.- REFUERZO TRANSVERSAL, ESTRIBOS

444 = o,80 ( 0,65)0,80 [0,85(0,80) 4 (196−𝑨𝒔𝒕)+60(𝑨𝒔𝒕]𝑨𝒔𝒕 = 3,31 𝑝𝑙𝑔2

6 VARILLAS # 7 EQUIVALEN A 3,61 𝑝𝑙𝑔2

DIÁMETRO MÍNIMO 10 mm 0 3/8 de pulgada, separación 48 diámetrosDiámetro de 7/8, espaciamiento 16 diámetros.

1.- 48x3

8= 18 𝑝𝑙𝑔 2.- 16x

7

8= 14 𝑝𝑙𝑔

El espaciamiento mínimo es 14 pulgadas, significa que se puede utilizar Refuerzo de diámetro entre # 3 y 7. para este caso.


6.- ANÁLISIS DE LOS ESPACIAMIENTOS, LIMITACIONES DEL ACI, REQUISITOS DEL CÓDIGO:

ACI: 7.6.1 ESPACIAMIENTO ENTRE BARRAS 𝟗

𝟐-𝟕

𝟖= 3,625 𝒑𝒍𝒈 > 𝟐𝟓 𝒎𝒎𝒀

𝟕

𝟖QUE es el 𝒅𝒃

ACI: 10.9.1 PORCENTAJE DE ACERO

ACI: 10.9.2: NÚMERO DE VARILLASNÚMERO DE VARILLAS 6 > 4 REQUERIDOS

OK.


1.- DATOS:CARGAS:

AXIALCARGA VIVA L = 300 𝐾𝑙𝑏CARGA VIVA D = 240

𝐾𝑙𝑏ACERO:

𝐴𝑠𝑡 = 2%𝑓¨𝑦 = 60 000 𝑙𝑏/plg2

CONCRETO:𝑓¨𝑐 = 4000 𝑙𝑏/plg2

2.- PLANTEAMIENTO

φ 𝑷𝒏= o,85 φ[0,85𝒇¨𝒄(𝑨𝑮 − 𝑨𝒔𝒕)+𝒇¨𝒚 𝑨𝒔𝒕] 𝐀𝐂𝐈 − 𝟏𝟎 − 𝟏

3.- DIMENSIONAMIENTO DE LA COLUMNA

𝑷𝒖 = 1,20 (240) + 1,60(300) = 768 KLb

768 = o,75 ( 0,85)0,85 [(0,85) 4 (𝑨𝑮 − 𝟎, 𝟎𝟐𝑨𝑮)+60(0,02𝑨𝑮]

𝑨𝑮 = 266 𝑝𝑙𝑔2 SECCIÓN CIRCULAR CON 18 plg de D = 255 𝑝𝑙𝑔2 SE ASUME D = 18 plg

columna: 𝑨𝑮 = 255 𝑝𝑙𝑔2

4.- ACERO LONGITUDINAL

768 = o,75 ( 0,85)0,85 [(0,85) 4 (255−𝐀𝒔𝒕)+60(𝑨𝒔𝒕]𝑨𝒔𝒕 = 𝟓, 𝟗7 255 𝑝𝑙𝑔2 6 VARILLAS # 9


5.- REVISE LOS REQUISITOS DEL ACI, PARA CULUMNAS CIRCULARES.


5.- DISEÑO DE LA ESPIRAL.

DIÁMETRO MÍNIMO # 3, as = 0,11 𝑝𝑙𝑔2


TAREA EXTRACLASE. REALICE LOS EJERCICOS PROPUESTOS EN EL FINAL DELCAPíITULO,.

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