GRUPO 7

COLUMNAS

GENERALIDADES

La columna es un elemento vertical estructural que sirve de apoyo a vigas, sujeto a compresin

por las cargas provenientes de stas, transmitindolas directamente a las zapatas.

La parte inferior de la columna que se apoya en la zapata recibe el nombre de pedestal, siendo de

mayor seccin que la columna, su funcin es la de proteger el acero de sta que penetra al

terreno natural, adems de aumentar la rigidez de la unin columna-zapata.

Las columnas de concreto se presentan, con mayor frecuencia, como miembros reforzados, con

el concreto colado in situ y el acero de refuerzo compartiendo las cargas de compresin y

trabajando, como en las vigas, para producir la resistencia necesaria a la flexin. Las formas

comunes consisten en secciones transversales circulares, cuadradas o rectangulares de

concreto reforzado, con varillas de acero colocadas tan cerca como sea posible del permetro

de la columna. Con la altura normal de las columnas, las varillas de acero por s mismas son

bastante esbeltas, y para evitar su pandeo a travs del delgado revestimiento de concreto, se

utiliza alguna forma de restriccin para mantenerlas en el ncleo de la columna.

TIPOS DE COLUMNAS

COLUMNAS DE ACERO: Son elementos de acero slido y su seccin depende del diseo

estructural. Las columnas de acero son fabricadas previamente en un taller o en una fbrica

especializada en estructuras de acero, simultneamente se pueden realizar obras en el terreno,

como cimentaciones u otras.

COLUMNAS DE MADERA: Las columnas de madera son elementos estructurales que

emplean madera de alta resistencia para soportar y transmitir las cagas, stas pueden ser macizas,

compuestas o enchapadas. Dependiendo si estn hechas de un solo madero (macizas), de

maderos unidos por clavos o pernos (compuestas), o por lminas unidas por presin (enchapadas).

Las columnas de madera, debido a las propiedades fsicas y mecnicas de la madera, no se pueden

emplear en edificaciones grandes que soporten grandes cargas.

COLUMNAS DE CONCRETO REFORZADO: Una columna de concreto simple puede

soportar muy poca carga, pero su capacidad de carga aumenta mucho si se le agregan varillas

longitudinales. Pueden lograrse incrementos sustanciales de resistencia proporcionando

restriccin lateral a las varillas longitudinales.

Bajo cargas de compresin, las columnas no solo tienden a acortarse longitudinalmente, sino

tambin a expandirse lateralmente debido al efecto de Poisson. La capacidad de tales miembros

puede aumentar considerablemente si se les provee restriccin lateral en forma de estribos

cerrados estrechamente separados o espirales helicoidales enrolladas alrededor del refuerzo

longitudinal.

DISEO ESTRUCTURAL

REQUISITOS DE DISEO: El diseo o la investigacin de un elemento corto a compresin

se basa principalmente en la resistencia de su seccin transversal. La resistencia de la seccin

transversal bajo una carga combinada axial y de flexin debe satisfacer tanto el equilibrio de

fuerzas como la compatibilidad de deformaciones. La carga axial nominal combinada con la

resistencia a momento (Pn, Mn) se multiplica por el factor apropiado de reduccin de resistencia,

, para obtener la resistencia de diseo de la seccin. La resistencia de diseo debe ser igual o

mayor que la resistencia requerida.

NOTA: al final del documento se anexa un ejemplo de diseo de columna biaxial

REQUISITOS DEL CDIGO ACI-318-08 PARA COLUMNAS COLADAS EN OBRA: El

porcentaje de refuerzo longitudinal no debe ser menor que el 1 % del rea transversal total de una

columna ni mayor al 8 % de esta. El nmero mnimo de barras longitudinales permisibles en

miembros a compresin es de 4 para barras con estribos rectangulares. Si se usa columnas con

estribos, estos no debern ser menores a la barra N 3, siempre que las barras longitudinales sean

del N 10 o menores. El tamao mnimo es el N 4 para barras mayores al N 10 y para barras en

racimos.

CONTROL DE CALIDAD: ENSAYOS EN EL CONCRETO FRESCO OBTENCIN DE LA MUESTRA DE

CONCRETO QUE SER PROBADO (ASTM C172) El proceso para probar el concreto fresco en la obra

comienza con los procedimientos para obtener y preparar la muestra de concreto que ser

probado. La norma ASTM C 172 seala los procedimientos normalizados para obtener una

muestra representativa de una carga de concreto en varios tipos de equipos de mezclado y/o

agitacin. Adems, la norma seala los lmites de tiempo especficos respecto a cundo deben

empezar las pruebas para determinar el revenimiento y el contenido de aire y para iniciar el

moldeo de los especmenes para pruebas.

PROCESO COSNTRUCTIVO 6.1 ARMADO DE COLUMNAS: Listas las zapatas se procede al armado

de las columnas para lo cual el armador debe leer el detalle de columna que le fue proporcionado;

particularmente debe reparar en detalles tales como: separacin y dimetro de estribos, longitud

de empalmes, dimetro del acero longitudinal, seccin de la columna, y cualquier duda consultarla

al Ingeniero residente encargado de la obra, para as evitar prdida de material, tiempo y atraso

en la obra.

Para armar la columna, en primer lugar se elaboran los estribos (coronas) estrictamente apegados

al detalle y a las especificaciones tcnicas. Para hacer los estribos, primero se hace un trazo con

pedazos de varillas de acero de dimetro determinado, quedando hincadas stas en los bancos de

armadura o soldadas sobre ngulos y stos sobre los bancos.

El trazo para realizar los estribos (coronas), es muy importante, ya que de esta actividad depende

que los estribos tengan las medidas especificadas en los detalles de las columnas. Una vez

elaborado cada estribo, deber ponerse a escuadra midindolos en diagonal, si estas son iguales

se interpreta que el estribo est a escuadra. La prctica de ir colocando cada estribo a escuadra es

muy recomendable, para el momento de poner a plomo la columna no tener problema. Por otra

parte, en el mismo instante en que se pone a escuadra, se debe revisar la longitud del gancho, no

debiendo ser esta menor de 7.0 cm.; adems debe evitarse aquel estribo que tenga aspecto de

rombo o romboide, pues se sabe que este estribo no est a escuadra y le dar problema al

armador en el momento de plomear la columna.

COLOCACION DE COLUMNAS: Para colocar las columnas, se tienden las pitas primero en los ejes

de las niveletas, luego se mueven los camos la mitad del ancho de la columna en ambas

niveletas, de modo que la columna pueda plomearse rostro con rostro. Colocando la columna en

el pozo de cimentacin el armador junto con sus auxiliares, la mueven utilizando las grifas, tubos,

cuartones como palanca apoyndose en la zapata hasta hacerla llegar a las pitas que determinan

la posicin exacta de los rostros de la columna.

ENCOFRADO DE COLUMNAS: Teniendo listo el encofrado de la columna se proceder a colocarlo

sobre la armazn de acero de la columna que ya se encuentra en posicin vertical. Se debe revisar

el plomo del molde y esto lo hace colocando una varilla de dimetro cualquiera, de la cual

suspende unas pesas de masa variable y leyendo con la cinta mtrica distancias a lo largo del

camo de donde se suspenden las pesas. Si las medidas son iguales se interpreta que el molde

est a plomo; de otra forma, se introducen unas cunas en el rostro que se est plomeando, el

insertar cunas se hace hasta que el molde est a plomo. Adems del plomo, lnea y rigidez el

encofrado para columnas debe llevar ventanillas, es decir, aberturas cuadradas en uno de los

rostros del molde, a una altura que permita la colocacin del concreto, sin producir segregacin de

los agregados; estas aberturas suelen ser de 30*30 cm para columnas gruesas.

Tambin se dejan ventanillas en la base de la columna, con el objeto de eliminar basuras y

desperdicios, tales como: clavos, astillas, virutas, alambres, aserrn, etc.

COLADO DE COLUMNAS: Para efectuar el colado de la columna, como se dijo antes tiene que

haber sido recibida por el Ingeniero Residente, muy particularmente la seguridad del encofrado, la

lnea y las dems atribuciones ya antes mencionadas.

La organizacin que estas personas tengan, en bien subjetiva ya que queda a criterio de cada

constructor; pero en general se organizan de la siguiente manera: los auxiliares transportaran,

colocaran y vibraran el concreto en las cimbras; pero unos estarn encargados exclusivamente de

una actividad, por ejemplo solo vibrar el concreto, otros solo transportarlo y otros solo colocarlo;

el maestro de obra, estar encargado de velar por que esta organizacin no se distorsione y que se

mantenga en esa direccin hasta el final del colado.

Se procede al colado de la o las columnas descargando el concreto en la batea de donde unos

auxiliares, tomaran el concreto con las palas y lo colocaran en las cubetas para que estas se han

trasportadas a travs de la cadena de hombres (cadena de hombres es un trmino que se utiliza

en la construccin para referirse a un grupo de hombres en fila y as facilitar el transporte de la

cubeta con concreto pasando de las manos de uno hacia otro), hasta ser depositadas en la

columna, desde luego a una altura no mayor de 1.5 m para evitar la segregacin. Adems al ser

depositado el concreto en la columna, este debe de ser vibrado de manera adecuada, es decir, sin

que el vibrador entre en contacto directo con el molde para no correr el riesgo de abrirlo; adems

el vibrador no debe de permanecer tanto tiempo en el mismo lugar para evitar la segregacin; as

mismo, no debe de tener contacto directo con el acero de refuerzo; en general, el vibrado deber

limitarse a que el concreto fluya fcilmente entre las varillas de refuerzo y ocupe todo el espacio

en la cimbra de manera que no queden burbujas de aire en su interior y de esta forma evitar las

colmenas y garantizar as una buena resistencia y calidad en el colado. De la correcta vibracin

ser responsable el Ingeniero civil ya que es l quien deber supervisar constantemente esta

actividad as como todo el colado. Las actividades contempladas, desde el vaciado del concreto en

la batea, transportado a travs de las cubetas, colocado en la o las columnas y vibrado debern

formar un ciclo ininterrumpido hasta que la o las columnas estn totalmente coladas a la altura

especificada por los planos. Despus del colado, se espera que el concreto adquiera su fraguado

inicial y es entonces que se le colocan unas bolsas vacas de cemento o sacos saturados con agua

para proteger el elemento de los rayos del sol y darle un curado adecuado.

Disen o de columna biaxial

Datos

=4200

u=109 tom =0.14 m =0.115 m Se asumir el valor de =0.65 el de

=0.65 Se calculara las cargas y

momentos nominales:

=

= 167.692 tom

= x =167.692x0.115=19.285

tom-m

= x =167.692x0.14=23.477

tom-m

Se recomendara usa una columna

rectangular de =50cm y =40cm

Se calcula el valor de

se

compara con

:

=

= 1.217 <

=

= 1.25

Se utilizara la frmula:

= +

( -

)

=19.285+ . 77

( -

)

=35.087 tom-m

uso de los grficos:

=

=

= 0.16

=

=

= 0.30

=

= 0.7

Utilizando el diagrama interaccin

adimensional de 0.7: se grafica

y

Notamos al leer el grafico que

>0.65, por lo que es necesario

calcular ; se regresa al diagrama

intencin y se encuentra la

deformacin unitaria para los valores

de y .

=0.65+ )(0. 5

0.005-0.00 )

=0.65+

)(0. 5

0.005-0.00 )

=0.70

Se calculara las cargas y

momentos nominales:

=

= 155.714 tom

= x =155.714x0.115=17.907

tom-m

= x =155.714x0.14=21.800

tom-m

Se recomendara usa una columna

rectangular de =50cm y =40cm

Se calcula el valor de

se

compara con

:

=

= 1.217 <

=

=

1.25

Se utilizara la frmula:

= +

( -

)

=17.907+ .800

( -

)=

32.580 tom-m

uso de los grficos:

=

=

= 0.15

=

=

= 0.28

=

= 0.7

Utilizando el diagrama interaccin

adimensional de 0.7: se grafica

y

Se comprueba que est en la zona

de traccin. Y que =0.70; se

utilizara

como =0.01

= s

s=

s=(0.01)(40x50)

s=20

Se colocara 8 varias. Se calculara

el dimetro de la varilla

s

=

= 2.5

Usaremos varilla N6(2.85 )

o

OK!

Verificar que el este entre el

rango

1%<

Se utiliza el siguiente grfico:

Val r de =0.60; se tie e que:

)

)=

)

)= 1.357

Se calcula con

(

)

(

)

0.918501 ok!