Columnas de Hormigón Armado
Cargas y Clasificación
Las columnas son elementos estructurales sometidos a compresión. Las cargas que inciden sobre ellas incluyen reacciones de vigas, peso propio y cargas de columnas superiores. Según su armadura, se clasifican en:
- Columnas con estribos simples: armadura longitudinal y transversal para evitar el pandeo.
- Columnas zunchadas: armadura longitudinal y transversal continua en forma de espiral, que contribuye a la resistencia.
Pandeo en Columnas de Hormigón Armado
El pandeo es un fenómeno que afecta a las columnas esbeltas, provocando un cambio de configuración antes de alcanzar la carga de rotura del material. La teoría de Euler proporciona conceptos como la esbeltez y la longitud de pandeo, pero el diseño se realiza considerando la flexocompresión.
Fundamento de la Teoría de Euler
La teoría de Euler demuestra que las barras esbeltas cambian de configuración antes de alcanzar la carga de rotura. El análisis del pandeo se realiza sobre una barra articulada en sus extremos, que cambia su configuración de recta a curva al alcanzar un valor crítico de carga.
Tipos de Equilibrio y Rotura
Existen tres tipos de equilibrio:
- Estable: la flecha desaparece al retirar la carga.
- Inestable: la barra continúa deformándose hasta romperse.
- Indiferente: la barra permanece deformada.
Existen dos formas primarias de rotura:
- Rotura del material: aplastamiento o agotamiento.
- Rotura de la configuración: cambio de configuración seguido de rotura del material.
Interpretación del Pandeo en Hormigón Armado
El hormigón se comporta de manera diferente a los materiales homogéneos frente al pandeo. El pandeo se expresa mediante el fenómeno de flexocompresión, donde el momento flector surge de las excentricidades provocadas por el cambio de configuración.
Concepto de Esbeltez
La esbeltez se expresa mediante la relación λ = Sk/i, donde Sk es la longitud de pandeo e i es el radio de giro de la sección. Este valor indica la esbeltez o robustez de una columna.
Altura de la Columna y Longitud de Pandeo
La altura de la columna varía según el tipo de estructura. La longitud de pandeo depende de las condiciones de borde y se define como la distancia entre puntos de inflexión de la curva de deformación.
Configuraciones y Mecanismos Teóricos y Reales
Las configuraciones teóricas incluyen empotrada-libre y empotrada-empotrada. Los mecanismos teóricos suponen articulaciones y empotramientos ideales, mientras que los mecanismos reales consideran el grado de empotramiento parcial en los nudos.
Rigidez de los Edificios
La rigidez de los edificios ante cargas horizontales influye en las longitudes de pandeo de las columnas. Los edificios desplazables tienen longitudes de pandeo más cortas que los indesplazables.