DISEÑO ESTRUCTURAL III

DISEÑO ESTRUCTURAL III

Diseño Estructural III José Victor Meneses Campos 1

UNIVERSIDAD DEL GOLFO DE MEXICO

LICENCIATURA EN ARQUITECTURA

PRIMAVERA 2010.

TERCER SEMESTRE


OBJETIVOS GENERALES:

Calcular, proponer y dimensionar los elementos estructurales que integran los sistemas constructivos en mampostería y madera.

Aprender la aplicación de reglamentos para cálculo de elementos estructurales.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Elaboración de dibujos de ejercicios prácticos. Elaboración de maquetas.

Exposición en pizarrón y proyecciones.

MODALIDAD DE EVALUACION DE LA ASIGNATURA

Exámenes exploratorios (3) 30%

A.C (trabajos, tareas, modelos) 60%

Participación 10%

TOTAL 100%

BIBLIOGRAFÍA:


PARKER, Harry; “Diseño simplificado de estructuras de madera”; Edit. LIMUSA; México, 1999.

LUTHE, García Rodolfo; “Análisis estructural”, Edit. Alfaomega; México, 2000.

AMBROSE. James, “Estructuras”, Edit. LIMUSA; México, 2001.

IMCA; “Manual de construcción en acero-dep 1”; Trillas; México, 2002.

SCHMITT; “Tratado de construcción”; Edit. Gustavo Pili; Barcelona; 2002.


TEMARIO

MUROS

Muros de carga

Muros confinados.

Muros diafragma.

Muros reforzados.

Muros no reforzados.

Muros de contención.

Mamposterías.


ELEMENTOS ESTRUCTURALES COMPLEMENTARIOS

Vigas.

Secciones simples

Columnas.

Secciones simples y compuestas.

Armaduras; isostáticas

Diseño de elementos de unión y sujeción: placas,

grapas, pernos, madera contrachapada, etc.


DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Dimensionamiento de vigas y de marcos.

Comprobaciones.

Vigas aperaltadas

Columnas

Carga axial.

Carga excéntrica.

Dimensionamiento de armaduras (análisis por viento).

Elementos de unión: placas, remaches, tornillos y soldadura.

Acero laminado.

Dimensionamiento de columnas.

Dimensionamiento de elementos de unión.

Dimensionamiento de armaduras.

MUROS


Definición del muro.

Un muro es una construcción que presenta unasuperficie vertical y sirve para cerrar un espacio.

Los hay construidos de diversos materiales comomamposterías, madera, metal, etc.

TIPOS DE MUROS

Muros de carga.

Los muros de carga son aquellos que son el soporte dealguna estructura o losa; deben ser construidos conmateriales resistentes como mamposterías, acero ymadera.

Deben ser diseñados estructuralmente.


Muros de carga


Muros confinados.

Los muros confinados son aquellos que están

delimitados por elementos estructurales para conferirles

mayor estabilidad y resistencia.

Los muros de mampostería deben confinarse con

cadenas y castillos.

Los muros de acero deben confinarse con perfiles de

acero.

Los muros de madera deben confinarse con barrotes y

polines.


Muros confinados


Muros diafragma.

Estos son los que se encuentran rodeados por las vigas y

columnas de un marco estructural al que proporcionan rigidez

ante cargas laterales. Pueden ser de mampostería confinada,

reforzada interiormente, mampostería no reforzada o de

piedras naturales. El espesor de la mampostería de los muros

no será menor de 100 mm.

castillos o refuerzo interiorCORTE

elementos

para evitar

el volteo

Solución 1

t 100 mm

Solución 2

½Carga

R,columna

HCarga

VR,columna

V

¼H VR,columna

¼H

El muro diafragma es un elemento de rigidización

ante cargas en el plano de la estructura, debido a

las cuales va a estar sujeto a un estado de cortante

en el plano. Su función es equivalente a la de

diagonales de arrostramiento y en muchos métodos

simplificados de análisis se idealiza como tal. El

muro de rigidez no se encuentra, como el

diafragma, enmarcado en un sistema estructural

que absorbe las cargas axiales y de flexiónhttp://www.proz.com/kudoz/german_to_spanish/construction_civil_engineering/2717806-Übertragswand.html



Muros reforzados interiormente.

Estos muros están reforzados con barras o alambres corrugados de

acero, horizontal y verticalmente, colocados en las celdas de las

piezas, en ductos o en las juntas. El acero de refuerzo, tanto

horizontal como vertical, se distribuirá a lo alto y largo del muro.

s 300 mm

PLANTA

stA

stA


¼ sep. refuerzo

en doble celda

600 mm

(6.1.6)

elemento de

refuerzo

horizontal

separación de refuerzo en doble celda

(6.1.6)

Refuerzo vertical en pretiles

y horizontal en pretiles

mayores a 500 mm

abertura que no

requiere refuerzo

(6.1.8)

Refuerzo en

aberturas si

dimensión>

Muros reforzados

(interiormente).



MAMPOSTERÍA DE PIEDRAS NATURALES

Esta sección se refiere al diseño y construcción de muros obardas. También pueden ser cimientos, muros de retención(contención) y otros elementos estructurales de mampostería.

La mampostería puede ejecutarse en calidades de 1ª, 2ª y 3ª.

Las piedras no necesitarán ser labradas, pero se evitará, en loposible, el empleo de piedras de formas redondeadas y de cantosrodados. Por lo menos, el 70 por ciento del volumen del elementoestará constituido por piedras con un peso mínimo 30 kg., cadauna, y con un espesor de 30 cm.

Los morteros a emplearse deben contener cemento.



MAMPOSTERÍA DE PIEDRAS NATURALES


1.6 Muros de contención.

• El muro de contención se define como: “Toda estructuracontinua que de forma activa o pasiva produce un efectoestabilizador sobre una masa de terreno”.

• El carácter fundamental de los muros es el de servir deelemento de contención de un terreno o una masa, queen unas ocasiones es un terreno natural y en otras unrelleno artificial.

• En la situación anterior, el cuerpo del muro trabajaesencialmente a flexión y a la compresión vertical debidaa su propio peso es generalmente despreciable.


• Sin embargo, en ocasiones el muro desempeña una

segunda misión que es la de transmitir cargas verticales

al terreno, desempeñando una función de cimiento.

• La carga vertical puede venir de una cubierta situada

sensiblemente a nivel del terreno o puede ser producida

también por uno o varios forjados apoyados sobre el

muro y por pilares que se apoyan en su coronación,

transmitiéndole las cargas de las plantas superiores.

• Estos muros deben llevar drenaje.


Muros de contención.


1.7 Mamposterías.

• El uso de las mamposterías en la arquitectura yconstrucción es muy variado.

• Como podremos ver, su uso esta básicamente en treselementos estructurales:

Cimientos, muros y cubiertas.

En cimientos:

• Mamposterías de piedra braza.

• Mamposterías de piedra negra.

• Cimientos de concreto ciclópeo. (concreto simple).

• Cimientos de concreto armado.


En muros:

• Muros de ladrillo rojo común. (tabique).

• Muros de ladrillo extruido.

• Muros de concreto ligero (blocks macizos y huecos).

• Muros de adobe .

• Muros de sillar.

• Muros de piedra braza y negra.

• Muros de concreto armado.

• Muros de cualquier tipo piedra (según la región).


En cubiertas:

• Cúpulas y bóvedas de ladrillo.

• Losas macizas de concreto armado.

• Losas prefabricadas de vigueta y bovedilla.

• Losas prefabricadas variadas.

• Losa artesonada.


• Como notamos, el mayor uso de las mamposterías es en losmuros; que son elementos sustentantes en una estructura.

• Y su uso es menor en las cubiertas; ya que estas trabajanprimordialmente a flexión; y por lo tanto necesitan estarreforzadas con acero.

• El trabajo estructural de la mampostería es a compresión.

Ejemplos:

Cimientos de mampostería.


Muros de tabique rojo común. Ladrillos extruidos.

Blocks de concreto ligero.


Sillares.


Cúpulas y bóvedas de ladrillo.


Losas prefabricadas de vigueta y bovedilla.


2. ELEMENTOS ESTRUCTURALES COMPLEMENTARIOS

2.1 Vigas.


• Viga.- Es un elemento estructural de forma alargada ygeneralmente horizontal o inclinada que sirve paraformar y cargar losas en los edificios y sostenercargas.

• Su trabajo estructural es a flexión.

• Existen vigas de concreto reforzado, acero y madera.

• A la viga de concreto se le conoce comúnmente con elnombre de trabe.


Ejemplos:

Trabes de concreto


Vigas de acero Vigas de madera


2.1.1. Secciones simples de vigas

Vigas simples o isostáticas.

• Son las vigas en las cuales el número de reacciones en los apoyos pueden ser determinadas por ecuaciones de equilibrio:

• ∑Fy, ∑Fx, ∑M.

Como ejemplos tenemos:

• Vigas simplemente apoyadas.

• Vigas en voladizo o ménsula.

• Vigas apoyadas con voladizo.


Ejemplo de columna de acero

Ejemplo de columna de madera

Ejemplo de columnas de concreto


2.3 Armaduras isostáticas

Definición de armadura

Es una estructura de barras unidas por sus extremos de

manera que constituyan una unidad rígida.

Algunos ejemplos son: los puentes de acero, los soportes de

cubiertas o algunas grúas.


2.4 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MADERA


DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO

• Existen dos teorías para el diseño de estructuras de

concreto reforzado:

1) “La teoría elástica” llamada también “Diseño por esfuerzos

de trabajo”.

2) “La teoría plástica” ó “Diseño a la ruptura”.

• La teoría elástica es ideal para calcular los esfuerzos y

deformaciones que se presentan en una estructura de

concreto bajo las cargas de servicio.


Sin embargo esta teoría es incapaz de predecir la resistencia

última de la estructura, con el fin de determinar la

intensidad de las cargas que provocan la ruptura y así

poder asignar coeficientes de seguridad, ya que la

hipótesis de proporcionalidad entre esfuerzos y

deformaciones es completamente errónea en la vecindad

de la falla de la estructura.


La teoría plástica es un método para calcular y

diseñar secciones de concreto reforzado, fundado

en las experiencias y teorías correspondientes al

estado de ruptura de las teorías consideradas.


VENTAJAS DEL DISEÑO PLÁSTICO

1. En la proximidad del fenómeno de ruptura, los esfuerzos

no son proporcionales a las deformaciones unitarias, si

se aplica la teoría elástica, esto llevaría errores hasta de

un 50% al calcular los momentos resistentes últimos de

una sección.

2. En cambio, si se aplica la teoría plástica, obtenemos

valores muy aproximados a los reales obtenidos en el

laboratorio.


3. La carga muerta en una estructura, generalmente es una

cantidad invariable y bien definida, en cambio la carga

viva puede variar mas allá del control previsible.

En la teoría plástica, se asignan diferentes factores de

seguridad a ambas cargas tomando en cuenta sus

características principales.


4. En el cálculo del concreto presforzado se hace

necesario la aplicación del diseño plástico,

porque bajo cargas de gran intensidad, los

esfuerzos no son proporcionales a las

deformaciones.


FACTORES DE CARGA

Factor de carga es el número por el cual hay que multiplicar

el valor de la carga real o de servicio para determinar la

carga última que puede resistir un miembro en la ruptura.

Generalmente la carga muerta en una estructura, puede

determinarse con bastante exactitud pero no así la carga

viva cuyos valores el proyectista solo los puede suponer

ya que es imprevisible la variación de la misma durante

la vida de las estructuras; es por ello, que el coeficiente

de seguridad o factor de carga para la carga viva es

mayor que el de la carga muerta. Los factores que en el

reglamento del ACI se denominan U, son los siguientes:


• A) Para combinaciones de carga muerta y carga viva:

U = 1.4D + 1.7L

Donde:

D = Valor de la carga muerta

L = Valor de la carga viva

• B) Para combinaciones de carga muerta, carga viva y

carga accidental:

U = 0.75 (1.4D + 1.7L + 1.7W) ó

U = 0.75 (1.4D + 1.7L + 1.87E)

Donde:

W = Valor de la carga de viento

E = Valor de la carga de sismo


• Cuando la carga viva sea favorable se deberá

revisar la combinación de carga muerta y

carga accidental con los siguientes factores de

carga:

• U = 0.90D + 1.30W

• U = 0.90D + 1.30E


FACTORES DE REDUCCIÓN

Es un número menor que 1, por el cual hay que multiplicar la

resistencia nominal calculada para obtener la resistencia

de diseño.

Al factor de reducción de resistencia se denomina con la letra

Ø: los factores de reducción son los siguientes:

a) FR=0.9 para flexión.

b) FR=0.8 para cortante y torsión.

c) FR=0.7 para transmisión de flexión y cortante en losas o

zapatas.


d) Flexocompresión:

FR=0.8 cuando el núcleo esté confinado con refuerzo

transversal circular que cumpla con los requisitos de la

sección 6.2.4, o con estribos que cumplan con los

requisitos del inciso 7.3.4.b;

FR=0.8 cuando el elemento falle en tensión;

FR=0.7 si el núcleo no está confinado y la falla es en

compresión; y

e) FR = 0.7 para aplastamiento.


El factor de reducción de resistencia toma en

cuenta las incertidumbres en los cálculos de

diseño y la importancia relativa de diversos

tipos de elementos; proporciona disposiciones

para la posibilidad de que las pequeñas

variaciones adversas en la resistencia de los

materiales, la mano de obra y las dimensiones

las cuales, aunque pueden estar

individualmente dentro de las tolerancias y los

límites pueden al continuarse, tener como

resultado una reducción de la resistencia.


5.4 Paquetes de barras

Las barras longitudinales pueden agruparse formando

paquetes con un máximo de dos barras cada uno en

columnas y de tres en vigas, con la salvedad expresada en

el inciso 7.2.2.d.

Los paquetes se usarán sólo cuando queden alojados en un

ángulo de los estribos.


5.7 Refuerzo por cambios volumétricos

Por sencillez, puede suministrarse un refuerzo mínimo con

cuantía igual a 0.002 en elementos estructurales

protegidos de la intemperie, y 0.003 en los expuestos a

ella, o que estén en contacto con el terreno.

VIGAS RECTANGULARES

SIMPLEMENTE ARMADAS


Una viga de concreto es rectangular, cuando su sección

transversal en compresión tiene esa forma.

Es simplemente armada, cuando sólo tiene refuerzo para

tomar la componente de tensión del par interno.

En general, en una viga la falla puede ocurrir en dos formas:

1) Una de ellas se presenta cuando el acero de refuerzo

alcanza su límite elástico aparente o límite de fluencia

Fy; sin que el concreto llegue aún a su fatiga de ruptura

0.85 F`c.


- La viga se agrietará fuertemente del lado de tensión

rechazando al eje neutro hacia las fibras más

comprimidas, lo que disminuye el área de compresión,

aumentando las fatigas del concreto hasta presentarse

finalmente la falla de la pieza.

Estas vigas se llaman “Subreforzadas” y su falla ocurre más

ó menos lentamente y va precedida de fuertes

deflexiones y grietas que la anuncian con anticipación.


2) El segundo tipo de falla se presenta cuando el

concreto alcanza su límite 0.85 F`c mientras que

el acero permanece por debajo de su fatiga Fy.

Este tipo de falla es súbita y prácticamente sin

anuncio previo, la cual la hace muy peligrosa.

Las vigas que fallan por compresión se llaman

“Sobrereforzadas”.


• Puede presentarse un tipo de vida cuya falla ocurra

simultáneamente para ambos materiales, es decir, que el

concreto alcance su fatiga límite de compresión 0.85 F’c,

a la vez que el acero llega también a su límite Fy.

A estas vigas se les da el nombre de “Vigas Balanceadas” y

también son peligrosas por la probabilidad de la falla de

compresión.


Para evitar las vigas sobrereforzadas y las balanceadas, el

reglamento del ACI 318 limita el porcentaje de refuerzo al

75% del valor correspondiente a las secciones

balanceadas.

Por otra parte, también las vigas con porcentajes muy

pequeños de acero, suelen fallar súbitamente.

Por lo que no es conveniente poner una cuantía mínima de

acero.

RECUBRIMIENTO


REQUISITOS DE SEPARACIONES Y RECUBRIMIENTOS

LIBRES DEL ACERO DE REFUERZO EN VIGAS

El refuerzo debe de tener recubrimiento adecuado cuyo fin

es el de proteger al acero de dos agentes: La corrosión

y el fuego.

La magnitud del recubrimiento debe fijarse por lo tanto,

según la importancia de estos agentes agresivos.

Por lo tanto, debe proveerse de un recubrimiento suficiente

para tales fines, aunque un recubrimiento demasiado

grande, provocará demasiadas grietas.

RECUBRIMIENTO


RECOMENDACIONES

Se debe cumplir lo siguiente:

1) 2 cm mínimos en columnas y trabes

2) 1.5 cm mínimos en losas y muros

3) Diámetro de la barra mas gruesa de un paquete.

NOTA: Usaremos el recubrimiento mayor de las

recomendaciones.


El agrietamiento se debe a las deformaciones causadas por

los cambios volumétricos y los esfuerzos ocasionados

por fuerzas de tensión, por momentos flexionantes, o por

las fuerzas cortantes.

El recubrimiento se mide desde la superficie del concreto

hasta la superficie exterior del acero, a la cual, se aplica

el recubrimiento. Cuando se prescriba un recubrimiento

mínimo para una clase de elemento estructural; éste

debe medirse:

Hasta el borde exterior de los estribos, anillos ó espirales, si

el refuerzo transversal confina las varillas principales

hasta la capa más cercana de varillas, si se emplea más

de una capa sin estribos o anillos.


Límites para el Espaciamiento del Refuerzo en Vigas

En cuanto a la separación de las varillas en vigas, el

reglamento del A.C.I. 318 recomienda lo siguiente:

La distancia libre entre barras paralelas no debe ser menor

que: El diámetro nominal de las barras: 1.3 veces el

tamaño máximo del agregado grueso ò 2.5 cm.

Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o màs capas,

las varillas de las capas superiores, deben colocarse

exactamente arriba de las que están en las capas

inferiores, con una distancia libre entre ambas; no menor

de 2.5 cm.


Diseño por durabilidad

Las estructuras deberán diseñarse para una vida útil de al

menos 50 años, de acuerdo con los requisitos establecidos

en el Cap. 4. (NTC-2004).

1.4 Análisis 1.4.1 Aspectos generales

Las estructuras de concreto se analizarán, en general, con

métodos que supongan comportamiento elástico. También

pueden aplicarse métodos de análisis límite siempre que

se compruebe que la estructura tiene suficiente ductilidad y

que se eviten fallas prematuras por inestabilidad. Las

articulaciones plásticas en vigas y columnas se diseñarán

• de acuerdo con lo prescrito en la sección 6.8. (NTC-2004).


1.5.1.2 Resistencia a compresión

Los concretos clase 1 tendrán una resistencia especificada,

f’c igual o mayor que 250 kg/cm². La resistencia

especificada de los concretos clase 2 será inferior a 250

kg/cm² pero no menor que 200 kg/cm².

El Corresponsable en Seguridad Estructural o el Director

Responsable de Obra, cuando el trabajo no requiera de

Corresponsable, podrá autorizar el uso de resistencias f’c,

distintas de las antes mencionadas, sin que, excepto lo

señalado en el párrafo siguiente, sean inferiores a 200

kg/cm².


En muros de concreto reforzado de vivienda de interés social

se admitirá el uso de concreto clase 2 con resistencia

especificada de 150 kg/cm² si se garantizan los

recubrimientos mínimos requeridos en 4.9.3.

Todo concreto estructural debe mezclarse por medios

mecánicos.

El de clase 1 debe proporcionarse por peso.

El de clase 2 puede proporcionarse por volumen.


Dimensionamiento de vigas

Fundamentalmente, debe buscarse la sencillez constructiva y launiformidad, y deben evitarse las discontinuidades tanto en lasdimensiones del concreto como en la distribución del refuerzo.

Los cambios bruscos de sección no suelen ser convenientes.

El refuerzo debe detallarse considerando la posibilidad de condicionesde carga no previstas específicamente en el cálculo y los efectos delas redistribuciones de momentos.

El proyectista busca obtener soluciones económicas en cuanto aconsumo de materiales. Pero no debe olvidarse que en el costo totalde una estructura influyen otros factores, tales como las cimbras yobras falsas, la mano de obra, la duración de la construcción y elprocedimiento constructivo adoptado,


La sencillez constructiva conduce a tiempos de ejecución menores ycostos de mano de obra inferiores.

Para lograr sencillez y rapidez constructiva, es conveniente estandarizarsecciones de concreto en el mayor grado posible, no solamente enlas estructuras prefabricadas, donde esto es obvio, sino también enlas estructuras coladas en el lugar. La estandarización de seccionestrae consigo la simplificación de la mano de obra y la posibilidad delograr una planeación eficiente del uso de cimbras. Como es natural,conviene también que los elementos estructurales tengan formasgeométricas sencillas.

También es aconsejable la estandarización de los detalles de refuerzo,de manera que pueda reducirse a un mínimo el número de barras decaracterísticas distintas. La estandarización del refuerzo facilita laslabores de habilitado y de colocación de las varillas, al mismo tiempoque simplifica la supervisión y el control de costos.


Detallado del refuerzo

a) Los armados deben ser sencillos

b) No debe haber congestionamientos del refuerzo

c) El refuerzo debe tener recubrimientos adecuados. El recubrimientoprotege al acero de dos agentes: la corrosión y el fuego.

d) Las barras deben estar ancladas

e) Las estructuras deben tener un comportamiento dúctil

Corte de barras

El diagrama de momentos puede modificarse con respecto al teóricopor variaciones en la distribución o en la magnitud de las cargas, ydebido a que las barras deben anclarse en sus extremos, serecomienda que éstas se prolonguen cierta distancia, generalmenteigual o mayor que el peralte de la viga, más allá de la sección endonde pueden cortarse teóricamente.


Estribos.

En el caso de que el diagrama de fuerza cortante sea variable, como el

de la figura, puede dividirse en dos o tres segmentos de magnitud

constante, como se indica con línea punteada en la misma figura.

Debe tenerse en cuenta que el diagrama teórico de fuerza cortante

puede modificarse por cambios imprevistos en la distribución de la

carga.


Secciones rectangulares doblemente armadas

Puede suceder que una sección rectangular cuyas dimensiones hayan sido fijadas por

alguna restricción funcional no pueda soportar, como sección simplemente

armada. En tal caso, la capacidad de la sección puede aumentarse adicionando

acero de compresión e incrementando el acero de tensión. El acero de

compresión también es útil para reducir deflexiones. A veces una sección tiene

refuerzo de compresión por motivos ajenos a la resistencia o al control de

deformaciones. Éste es el caso, por ejemplo, de la viga continua de la figura.

TABLA DE VARILLAS


# de varilla Equivalencia

En pulgadas

Diámetro

En mm

3 3/8 9.5

4 1/2 13

5 5/8 16

6 ¾ 19

8 1 25

10 1 ¼ 32

12 1 ½ 38

AREAS DE VARILLAS


varilla

#

Area (cm2)

Número de varillas

# / 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3 0.713 1.425 2.138 2.850 3.563 4.275 4.988 5.700 6.413 7.126

4 1.267 2.534 3.800 5.067 6.334 7.601 8.867 10.134 11.401 12.668

5 1.979 3.959 5.938 7.917 9.897 11.876 13.855 15.835 17.814 19.793

6 2.850 5.700 8.551 11.401 14.251 17.101 19.952 22.802 25.652 28.502

7 3.879 7.759 11.638 15.518 19.397 23.277 27.156 31.036 34.915 38.795

8 5.067 10.134 15.201 20.268 25.335 30.402 35.470 40.537 45.604 50.671

9 6.413 12.826 19.239 25.652 32.065 38.478 44.891 51.304 57.717 64.130

10 7.917 15.835 23.752 31.669 39.587 47.504 55.421 63.338 71.256 79.173

12 11.4 22.8 34.2 45.6 57 68.4 79.8 91.2 102.6 114

EJEMPLO 1


EJEMPLO

2


EJEMPLO 3


EJEMPLO 4



EJEMPLO 5 SEGÚN ACI - 318


EJEMPLO 2

2.2 Columnas.


• Una columna es un elemento estructural vertical y deforma alargada que sirve en general para sostener elpeso de la estructura, aunque también puede tenerfines decorativos.

• De ordinario su sección es circular; cuando escuadrangular suele denominarse pilar. Y cuando estaadosada a un muro se llama pilastra.

• La columna está comúnmente formada por treselementos: basa, fuste y capitel.

• Su trabajo estructural es a flexo compresión.

• Existen columnas de mampostería simple, concretoarmado, acero y madera.

COLUMNAS


Geometría

La relación entre la dimensión transversal mayor de una

columna y la menor no excederá de 4.

La dimensión transversal menor será por lo menos igual a

200 mm.

Refuerzo mínimo y máximo

a) La cuantía de refuerzo longitudinal no será menor que

0.01, ni mayor que 0.04.

b) El número mínimo de barras será seis en columnas

circulares y cuatro en rectangulares.


c) Sólo se permitirá formar paquetes de dos barras.

d) El traslape de barras longitudinales sólo se permite en

la mitad central del elemento.

e) La zona de traslape debe confinarse

con refuerzo transversal

Requisitos para refuerzo transversal (Separación de

estribos).

Todas las barras o paquetes de barras longitudinales

deben restringirse contra el pandeo con estribos o

zunchos con separación no mayor que:

a) 850/ f y, con fy en kg/cm²; de la varilla mas delgada.

b) 48 diámetros de la barra del estribo; ni que

c) La mitad de la menor dimensión de la columna.


La separación máxima de estribos se reducirá a la mitad

de la antes indicada en una longitud no menor que:

a) la dimensión transversal máxima de la columna;

b) un sexto de su altura libre; ni que

c) 600 mm arriba y abajo de cada unión de columna con

trabes o losas, medida a partir del respectivo plano de

intersección.

• En la parte inferior de las columnas de planta baja

este refuerzo debe llegar hasta media altura de la

columna, y debe continuarse dentro de la cimentación

al menos en una distancia igual a la longitud de

desarrollo de la barra más gruesa.


• Grapas

Para dar restricción lateral a barras que no sean

de esquina, pueden usarse grapas formadas

por barras rectas, cuyos extremos terminen en

un doblez a 135 grados alrededor de la barra o

paquete restringido

La separación máxima de las grapas se

determinará con el criterio prescrito antes para

estribos.


• Columnas zunchadas

El refuerzo transversal de una columna zunchada debe ser

una hélice continua de paso constante o estribos

circulares cuya separación sea igual al paso de la

hélice.

La cuantía volumétrica del refuerzo transversal, ps , no

será menor que

donde

Ac área transversal del núcleo, hasta la circunferencia

exterior de la hélice o estribo;

Ag área transversal de la columna; y

fy esfuerzo de fluencia del acero de la hélice o estribo.


• La distancia libre entre dos vueltas consecutivas o

entre dos estribos no será menor que una vez y media

el tamaño máximo del agregado, ni mayor que 70 mm.

• Los traslapes tendrán una vuelta y media.

• Las hélices se anclarán en los extremos de la columna

mediante dos vueltas y media.


• Ejemplos de estribos


Refuerzo transversal

Vertical en uniones

Viga-columna

EJEMPLO 1


EJEMPLO 2



José Victor Meneses Campos

Mtro. Ing. Arquitecto

[email protected]

Puebla, México

19 de mayo de 2010

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