Madera Acero y Concreto

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    03-Oct-2015

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columnas de diversos materiales

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COLUMNAS DE MADERA

COLUMNAS DE ACEROSon elementos de acero slido y su seccin depende del diseo estructural, son hechas en fbrica y soldadas a una placa de acero fijada a un pedestal de concreto.

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 fundaciones u otra. Por lo tanto su montaje en obra depende de la hechura de su base que se compone de zapata, pedestal con la correspondiente placa.

Caractersticas de una columna de acero.Se puede trabajar en varios pisos a la vez, durante la obra gris.La fundacin de una columna de acero es de menor dimensin que las de una columna de concreto ya que el peso de una estructura de acero es ms liviana que la de concreto.Aunque el dimensionamiento final de la estructura lo determina el clculo estructural.

Proceso Constructivo de una columna de acero1.Colocacin de armadura de zapata, pedestal y tensores2. Colado de Zapata y pedestal, no necesariamente los tensores deben de colarse en este punto.3.La unin de las columnas a la fundacin, se hace por medio de una placa base de acero soldada a la columna; sta reparte la carga en la superficie del pedestal. La placa se une a la fundacin mediante los pernos de anclaje.Entre la placa y el pedestal se aplica una lechada de alta resistencia conocida como grout.Recuerda que cada sistema tiene sus ventajas y desventajas sin embargo es el tipo de proyecto el que determinar si ser necesario hacerlo de acero o de concreto.

COLUMNAS COMPUESTAS

En la figura se muestran los dos tipos de columnas compuestas que se utilizan en edificios. La columna de a) es un perfil de acero ahogado en concreto, y las de las b) y c) son tubos de acero, de seccin transversal circular o rectangular, rellenos de concreto.

Las columnas compuestas se emplean tanto en edificios de poca altura como en los de muchos pisos ; en los primeros, las columnas de acero se recubren frecuentemente con concreto, por requisitos arquitectnicos o para protegerlas contra el fuego, la corrosin y, en algunos casos, el impacto de vehculos, por lo que resulta conveniente, y econmico, que acero y concreto trabajen en conjunto;

En edificios altos se obtienen secciones mucho menores que si las columnas fuesen de concreto reforzado, lo que redunda en incrementos apreciables del rea til. Adems, las columnas compuestas que forman parte del sistema que resiste las fuerzas horizontales tienen ductilidad y tenacidad adecuadas para su empleo en zonas ssmicas y mejores caractersticas de amortiguamiento que las de acero, y el recubrimiento de concreto evita el pandeo del perfil metlico; por todo ello, se usan con frecuencia como parte de los marcos que resisten las acciones de los temblores.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS COLUMNAS COMPUESTAS

Algunas de las ventajas de las columnas compuestas son (varias de ellas se han mencionado arriba):

Seccin transversal menor que las de columnas convencionales de concreto reforzado Mayor capacidad de carga. Ductilidad y tenacidad adecuadas para zonas ssmicas. Velocidad de construccin cuando forman parte de marcos compuestos. Mayor resistencia al fuego que las columnas de acero Mayor rigidez lateral de la construccin cuando son parte del sistema que resiste las acciones producidas por viento o sismo Mejores caractersticas de amortiguamiento. Rigidizacin del perfil laminado, lo que aumenta su resistencia al pandeo local.

DesventajasUna de ellas, cuando se emplean en edificios altos, proviene de la dificultad de controlar su acortamiento que es, en general, diferente del de los muros de concreto reforzado y las columnas de acero no recubiertas; el problema se origina, en parte, por la gran diferencia de niveles que suele haber, durante el proceso deconstruccin, entre la zona en la que se est montando la estructura de acero y aquella, varios niveles ms abajo, en la que se cuela el concreto alrededor de las columnas, para hacerlas compuestas, y se agrava cuando las fuerzas horizontales, de viento o sismo, son resistidas predominantemente por una parte dela estructura que tiene columnas compuestas, pues, bajo cargas gravitacionales permanentes, esas columnas quedan sometidas a esfuerzos de compresin menores que las que soportan cargas verticales principalmente(ya que han de tener una reserva de resistencia, que se emplea cuando obran las acciones accidentales), y se acortan menos. El efecto neto puede ser que los pisos no queden a nivell. Una manera como se ha resuelto este problema ha sido determinando los niveles reales de los extremos de las columnas, en las distintas etapas del montaje, y corrigiendo las diferencias de elevacin con placas de relleno de acero.

COLUMNAS MIXTASSon una combinacin de las columnas de hormign y de las de acero reuniendo las ventajas de ambos tipos de columnas. Las columnas mixtas tienen una mayor ductilidad que las de hormign y se pueden construir uniones siguiendo las tcnicas de la construccin con acero. El relleno de hormign no slo proporciona una capacidad de soportar cargas mayores que la de las columnas de acero sino que tambin potencia la resistencia frente al fuego.

Las estructuras mixtas estn hechas de acero estructural y hormign armado pretensado, conectado entre s para resistir conjuntamente las cargas.

Estas podrn ser utilizadas para la construccin de losas, vigas, pilares y prticos mixtos.Las columnas mixtas de acero y hormign, especialmente las de perfiles tubulares de acero rellenos de hormign, presentan una importante serie de ventajas en el campo de la arquitectura, estructural y econmico, las cuales son muy valoradas por los diseadores actuales y por los ingenieros de la construccin. Sujeto a la intuicin en lo referente a su forma de ejecucin y su diseo. Algunos de los aspectos cualitativos, que marcan las preferencias de los arquitectos y de los profesionales del mundo de la construccin, aparecen detallados en la imagen anterior.

COLUMNAS DE CONCRETO. Las columnas de concreto tienen como tarea fundamental transmitir las cargas de las losas hacia los cimientos, la principal carga que recibe es la de compresin, pero en conjunto estructural la columna soporta esfuerzos flexionantes tambin, por lo que estos elementos debern contar con un refuerzo de acero que le ayuden a soportar estos esfuerzos. Especificaciones de diseo para columnas Para dimensionar columnas es conveniente seguir las siguientes especificaciones: a) Las columnas deben dimensionarse conforme a todos los momentos flectores relacionados con una condicin de carga. b) En el caso de columnas situadas en esquina y de otras cargadas en forma desigual en lados opuestos de direcciones perpendiculares, deben tomarse en consideracin los momentos flectores biaxiales. c) Es necesario dimensionar todas las columnas para una excentricidad 0.6 + 0.03h por lo menos donde h es el espesor del elemento de la flexin, y para cargas axiales mximas no superiores a 0.80 P0 cuando las columnas son de estribos, o de 0.85 P0 cuando llevan esfuerzo en espiral o helicoidal, donde P0 est dado por la siguiente ecuacin:P0=0.85f c(Ag Ast) + fyAst.Donde Ag es el rea bruta de la seccin transversal de la columna. Ast es el rea total del refuerzo longitudinal d) La cuanta mnima del rea de las varillas longitudinales de refuerzo respecto al rea transversal y total de la columna, Ag es e 0.01, la cuanta mxima es de 0.08. sin embargo, en el caso de columnas cuya rea seccional sea mayor que la exigida por las cargas puede usarse un valor ms pequeo para Ag, aunque nunca inferior a la mitad del rea bruta de dichas columnas, para calcular la capacidad de carga y el rea mnima de varillas longitudinales. Esta excepcin permite reutilizar encofrados para columnas ms grandes de lo necesario y permite que las reas de varillas longitudinales sean apenas de 0.005 veces el rea real de la columna. Deber utilizarse por lo menos cuatro varillas longitudinales en los arreglos rectangulares del refuerzo y seis en los circulares.