Ejemplo de Diseño de Columnas
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Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias de Ingeniería y Construcción Departamento de Ingeniería Civil
Ejemplo de Columna
Diseñe una columna cuadrada reforzada con estribos con cargas muertas y vivas de servicio de 9 ton y 6,8 ton respectivamente. Los momentos de las cargas muertas y vivas de servicio de cada extremo tienen valores de 12,4 ton-m y 9,6 ton-m respectivamente. La columna tiene una altura libre de 3,60 m, con flexión de doble curvatura. La sección de la columna se establece en 45 cm por razones arquitectónicas y esta arriostrada contra el desplazamiento lateral. Considerar k=1.0 Utilizar Hormigón H-30 y Acero A630-420H Tamaño máximo de árido =1”, recubrimiento= 2,5cm.
Se pide: Diseñar la columna determinando la armadura longitudinal y transversal requerida. Hacer un esquema claro del armado de la columna Nota:
- Usar diagrama de interacción para determinar la armadura longitudinal (con γ=0,8). Lograr diseño más eficiente y económico.
- Considerar estados de carga según normativa chilena vigente. - Chequear todas las disposiciones del código ACI 318-2008.
Sección Transversal
Vector Momento Flector
Carga Axial de Compresión
Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias de Ingeniería y Construcción Departamento de Ingeniería Civil
Solución
i) Estado de carga a considerar: Estado 1: U= 1,2 D+1,6L Estado 2: U=1,4*D
TonPu 68,218,6*6,19*2,1 TonPu 6,129*4,1
mTonM u 24,306,9*6,14,12*2,1 mTonM u 36,174,12*4,1
ii) ¿Se trata de una columna corta?
0,1k
cmmlu 3606,3
cmru 5,1345*3,0
67,265,13
360*0,1*
r
lk u
Verificar si:
2
11234*
MM
r
lk u , donde 12/1 MM para ambos estados
de carga (Curvatura doble )
Luego 4611234 , por lo tanto,
cortacolumnar
lk u 4667,26*
iii) Determinación de armadura longitudinal Usando diagrama de interacción A-002, armadura en bordes extremos
Estado de carga 1:
1327,045*45*45*250
10*24,30
**
0428,045*45*250
10*68,21
*5
'
3
'
hAf
M
Af
P
gc
u
gc
u
019,0%9,1 t
Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias de Ingeniería y Construcción Departamento de Ingeniería Civil
Estado de carga 2:
0762,045*45*45*250
10*36,17
**
0249,045*45*250
10*6,12
*5
'
3
'
hAf
M
Af
P
gc
u
gc
u
Luego controla estado de carga 1
019,0t
01,0min maxmin t ok!
08,0max
248,3845*45*019,0* cmAAs gtt
2' 24,19 cmAA 254 (19,64 cm2)
t 1,9 %
Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias de Ingeniería y Construcción Departamento de Ingeniería Civil
iv) Determinación de estribos:
Según ACI318-2008, se debe usar estribo 10 (para barras longitudinal 32 o menores)
cmcompresiónasujetoelementodelensiónmenor
cmestribodediametro
controlacmd
sb
45dim
480,1*4848
405,2*16*16
cmestribosUsar 40@10 (Comentario: Es usual en Chile
no espaciar los estribos más de 25 cms)
v) Espaciamiento de la armadura longitudinal:
cmt
controlacmmm
cmd
s
arido
b
3,354,2*3,1*3,1
440
75,35,2*5,1*5,1
max
3
)*5,0*2(*4*2*245 bebebarras
ddddrecs
3
)5,2*5,01*2(5,2*41*25,2*245 = 9,08cm >4 cms OK!
Además cmcmsbarras 1508,9 , no se requiere traba o estribo adicional
para barras intermedias.
vi) Esquema de armado de columna: cm45
cmE 40@10
254254cm45