2.4 Columnas.

Cimbrado y colado de columnas
Cimbrado y colado de columnas

Las columnas son elementos utilizados para resistir básicamente solicitaciones de compresión axial aunque, por lo general, ésta actúa en combinación con corte, flexión o torsión ya que en las estructuras de concreto armado, la continuidad del sistema genera momentos flectores en todos sus elementos.

Las columnas, a diferencia de los pedestales, tienen una relación largo/menor dimensión de la sección transversal, mayor que tres. Según el tipo de refuerzo transversal las columnas se pueden clasificar en columnas con estribos con refuerzo en espiral. Las primeras son generalmente de sección rectangular, cuadrada, T o L, sin embargo, pueden tener forma triangular, octogonal, etc. Las varillas de acero longitudinal están dispuestas de modo que haya una en cada vértice de la sección. Por su parte, las columnas con refuerzo en espiral presentan zunchado continuo provisto por una hélice o espiral de poco paso hecha de alambre o varilla de diámetro pequeño. Deben contar como mínimo con 6 varillas longitudinales dispuestas circularmente. Según la importancia de las deformaciones en el análisis y diseño, las columnas pueden ser cortas o largas. Las columnas cortas son aquéllas que presentan deflexiones laterales que no afectan su resistencia. Por el contrario, las columnas largas ven reducida su resistencia por ellas. Las columnas pueden ser de concreto armado exclusivamente o pueden incluir perfiles de acero estructural. En este caso se denominan columnas compuestas. (Harmsen, 2002)

 

Colado de columnas.
Colado de columnas.

Las columnas se definen como elementos que sostienen principalmente cargas a compresión. En general, las columnas también soportan momentos flectores con respecto a uno o a los dos ejes de la sección transversal y esta acción de flexión puede producir fuerzas de tensión sobre una parte de la sección transversal. Aun en estos casos, se hace referencia a las columnas como elementos a compresión puesto que las fuerzas de compresión dominan su comportamiento. Además del tipo más común como son los elementos verticales de estructuras, los elementos a compresión incluyen elementos principales de arcos, de pórticos rígidos inclinados o no, elementos a compresión en cerchas, cascarones o porciones de éstas que soportan compresión axial y otras formas estructurales. En este capítulo se utilizará el término columna en forma intercambiable con el término elemento a compresión, por simplicidad y de conformidad con el uso general. Se utilizan tres tipos de elementos a compresión de concreto reforzado:

  1. Elementos reforzados con barras longitudinales y estribos.
  2. Elementos reforzados con barras longitudinales y espirales continuas.
  3. Elementos compuestos a compresión reforzados longitudinalmente con perfiles de acero estructural o con tubos  o sin barras longitudinales adicionales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal.

Los tipos 1 y 2 son los más comunes y la mayor parte del análisis en este capítulo se refiere a ellos. El refuerzo principal en columnas es longitudinal, paralelo a la dirección de la carga y consta de barras dispuestas en forma de cuadrado, rectángulo o círculo. (Nilson, 1999)

 

Columnas circulares con capitel.
Columnas circulares con capitel.

Las columnas de concreto pueden clasificarse en las tres siguientes categorías:

  1. Pedestales cortos a compresión: Si la altura de un miembro a compresión es menor que tres veces su dimensión lateral más pequeña, puede considerarse como un pedestal. 
  2. Columnas cortas de concreto reforzado: Si una columna de concreto reforzado falla debido a la falla inicial del material, se clasifica como columna corta. La carga que puede soportar está regida por las dimensiones de su sección transversal y por la resistencia de los materiales de que está hecha. Una columna corta es un miembro robusto con poca flexibilidad. 
  3. Columnas largas o esbeltas de concreto reforzado: Conforme crecen las relaciones de esbeltez, las deformaciones por flexión también crecerán, así como los resultantes momentos secundarios. Si esos momentos son de tal magnitud que reducen apreciablemente la capacidad a carga axial de la columna, ésta se denomina larga o esbelta.

 

Una columna de concreto simple no puede soportar mucha carga, pero su capacidad aumenta si se le agregan barras longitudinales. Pueden lograrse considerables incrementos en la resistencia de la columna proporcionando restricción lateral a las barras longitudinales. Bajo cargas a compresión, las columnas no sólo tienden a acortarse longitudinalmente, sino también a dilatarse lateralmente debido al efecto de Poisson. La capacidad de tales miembros puede aumentar considerablemente si se les proporciona restricción lateral, en forma de espirales o estribos cerrados ligeramente separados en torno al refuerzo longitudinal. (McCormac, 2002)

 

Armado de columna circular.
Armado de columna circular.

Las columnas son estructuras donde actúan fuerzas longitudinales o apreciables. Si atendemos a la posición de la carga con respecto al eje de la columna, se divide en columnas sometidas a carga axial y columnas cargadas excéntricamente. La primera se encuentran con poca frecuencia en la práctica pro ellos el reglamento especifica que todo miembro sujeto a carga a compresión la excentricidad mínima será de 0.05h > o igual que 2cm, siendo h la dimensión de la sección en la dirección que se considera a flexión; referente a una carga excéntrica equivaldrá a un carga axial con un momento.

Si atendemos a la forma de armados, se clasifica en columnas estribadas y columnas zunchadas. Si atendemos a su longitud la relación entre la altura libre y la menos dimensión transversal no excederá de 15cm. (Pérez, 1993)

Instituto Tecnológico de Villahermosa.

Alumno: Jesús Ezequiel Méndez Reyes

Ciudad: Villahermosa, Tabasco, México.

Carrera: Ingeniería Civil