10 Diseño de columnas cortas sometidas a carga axial y flexión 10.1 CARGA AXIAL Y FLEXIÓN Todas las columnas están supeditadas a cierta Àexión y fuerzas axiales, por lo que es necesario diseñarlas para que resistan ambas solicitudes. Las así llamadas fórmulas de carga axial presentadas en el capítulo 9 toman en cuenta algún momento porque incluyen el efecto de excentricidades pequeñas con los factores 0.80 y 0.85. Estos valores equivalen aproximadamente a suponer excentricidades reales de 0.10h para columnas con estribos y 0.05h para columnas zunchadas. Las columnas se Àexionarán bajo la acción de los momentos y éstos tenderán a producir compresión en un lado de las columnas y tensión en el otro. Según sean las magnitudes relativas de los momentos y las cargas axiales, hay varias formas en que las secciones pueden fallar. La ¿gura 10.1 muestra una columna que soporta una carga Pn. En las diversas partes de la ¿gura, la carga se coloca cada vez con mayor excentricidad (produciendo así momentos cada vez mayores) hasta que ¿nalmente en la parte ( f ) la columna está sujeta a un momento Àexionante tan grande que el efecto de la carga axial es insigni¿cante. Cada uno de los seis casos mostrados se analiza brevemente en los párrafos siguientes, donde las letras (a) a la ( f ) corresponden a las mismas letras en la ¿gura. Se supone que la falla de la columna ocurre cuando la deformación unitaria a compresión en el concreto alcanza el valor 0.003. a) Carga axial grande con momento despreciable: para esta situación, la falla ocurre por aplastamiento del concreto, habiendo alcanzado todas las varillas de refuerzo en la columna su esfuerzo de Àuencia en compresión. b) Carga axial grande y momento pequeño, tal que toda la sección transversal está en compresión: cuando una columna está sujeta a un momento Àexionante pequeño (es decir, cuando la excentricidad es pequeña), la columna entera estará en compresión, pero la compresión será más grande en un lado que en el otro. El esfuerzo de compresión máximo en la columna será de 0.85 fc , y la falla ocurrirá por aplastamiento del concreto, con todas las varillas trabajando a compresión. c) Excentricidad mayor que en el caso (b), por lo que empieza a desarrollarse tensión en un lado de la columna: si la excentricidad aumenta un poco respecto al caso precedente, empezará a desarrollarse tensión en un lado de la columna y el acero en ese lado estará en tensión, pero con un valor menor al correspondiente al esfuerzo de Àuencia. En el lado opuesto el acero estará en compresión. La falla ocurre por aplastamiento del concreto en el lado de compresión. d) Condición de carga balanceada: a medida que aumenta la excentricidad, se llega a una condición en que las varillas de refuerzo en el lado de tensión alcanzan sus esfuerzos de Àuencia al mismo momento que el concreto en el lado opuesto alcanza su compresión máxima de 0.85 fc . Esta situación se llama condición de carga balanceada.
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