Columnas / Jorge Raúl Bernal.

CONTENIDO
CAPITULO UNO: Historia y desarrollo de las columnas.
1. Introducción. (21)
2. Historia de las columnas. (21)
2.1. Generalidades. (21)
2.2. Las columnas y la naturaleza. (22)
2.3. Las columnas desarrolladas por el hombre. (24)
3. Las matemáticas en las columnas. (28)
3.1 Introducción. (28)
3.2. La compresión simple. (28)
3.3. La flexocompresión. (29)
3.4. Las condiciones de borde. (30)
3.5. La interpretación del pandeo. (31)
4. Historia del pandeo. (32)
4.1. Introducción. (32)
4.2. Modificación de la fórmula de compresión. (32)
4.3. Reducción de la capacidad portante. (33)
5. El hormigón armado y otros materiales. (33)
5.1. Desemejanzas con otros materiales. (33)
5.2. Errores en los procedimientos de cálculos. (34)
6. El conjunto estructural. (34)
6.1. La columna individual. (34)
6.2. Nudos. (34)
6.3. Ubicación de las columnas en los edificios. (35)
6.4. Mecanismos internos. (35)
6.5. Desplazabilidad de los edificios. (35)
7. Columna esbelta y robusta. (36)
7.1. Introducción. (36)
7.2. Casos fundamentales. (36)
8. Roturas de columnas de hormigón armado. (37)
8.1. Rotura del material. (37)
8.2. Por pandeo o rotura de configuración. (37)
8.3. Causas más comunes de rotura. (38)
9. El coeficiente de seguridad. (38)
9.1. Condiciones de borde. (38)
9.2. Tensiones de cálculo. (38)
9.3. Sobrecargas. (38)
9.4. Conclusión. (39)
10. Desarrollo de las normas y reglamentos. (39)
11 Códigos actuales del MERCOSUR. (41)
CAPITULO DOS: La teoría euleriana.
1. La teoría euleriana. (45)
2. La teoría euleriana aplicada al hormigón. (47)
3. El estudio del pandeo. (48)
3.1. Introducción. (48)
3.2. Fundamentos de la teoría. (48)
4. Tipos de equilibrios teóricos. (49)
5. Tipos de rotura. (50)
5.1. Rotura del material. (51)
5.2. Rotura de la configuración. (51)
5.3. Carga de rotura y carga crítica. (52)
6. Formas de la configuración. (52)
6.1. Configuraciones en el campo elástico. (53)
6.2. Configuración en el campo plástico. (53)
7. Diagrama interno de tensiones. (54)
8. Desarrollo matemático de la teoría de Euler. (55)
8.1. Deformaciones con cargas transversales. (56)
8.2. Deformaciones con cargas axiles. (57)
8.3. Hipótesis. (58)
8.4. Posibles deformaciones con cargas axiles. (58)
8.5. Determinación de la carga crítica. (59)
8.6. Determinación de la tensión crítica. (61)
8.7. Expresión general. (61)
8.8. Concepto de esbeltez. (62)
9. Campo de validez de la teoría de Euler. (63)
9.1. Pandeo en el campo elástico. (64)
9.2. Pandeo en el campo plástico. (64)
10. Correcciones de Engesser. (65)
11. Dimensionado de las columnas de material homogéneo. (65)
12. La teoría Euleriana en los reglamentos. (66)
CAPITULO TRES: Longitudes de pandeo y esbelteces.
1 Longitudes para el cálculo en columnas. (71)
1.1. Materiales elásticos y homogéneos. (71)
1.2. Materiales heterogéneos elastoplásticos. (72)
2. Altura de columna y longitud de pandeo. (73)
2.1. Altura de columna. (73)
2.2. Longitud de pandeo. (73)
3. Configuraciones y mecanismos. (74)
3.1. Configuraciones teóricas. (74)
3.2. Mecanismos teóricos. (74)
3.3. Mecanismos reales. (74)
4. Articulaciones y empotramientos en hormigón. (75)
4.1. Articulaciones. (75)
4.2. Empotramientos. (76)
5. Rigidez de los edificios. (77)
5.1. Mecanismos rigidizadores. (77)
5.2. Edificios indesplazables. (78)
5.3. Edificios desplazables. (80)
6. Expresiones de la rigidez de los edificios. (80)
6.1. Normas Din 1045 (Cirsoc 201). (80)
6.2. Eurocódigo. (81)
6.3. Normativa americana (ACI). (82)
7. Conformación de longitudes según la rigidez. (83)
7.1. Edificios indesplazables. (83)
7.2. Edificios desplazables. (84)
8. Cálculo de la longitud de pandeo. (85)
8.1. Mediante tablas. (86)
8.2. Mediante nomogramas. (87)
8.3. Práctica intuitiva. (88)
9. Esbeltez de las columnas. (89)
9.1. La intuición de las formas. (89)
9.2. Grado de esbeltez y esbeltez. (89)
9.3. Pequeña, mediana y gran esbeltez. (89)
CAPITULO CUATRO: Los nudos y efecto marco.
1. Introducción. (95)
2. Los nudos en las estructuras. (96)
3. Definición del nudo. (97)
4. Tipos y clasificación de los nudos. (98)
4.1. Por carga y deformación. (98)
4.2. Por ubicación en planta. (99)
4.3. Por rigidez de vigas o losas. (99)
5. Estructura aporticada. (100)
6. Estructuras de apoyos simples. (101)
7. Interacción entre columnas y vigas, efecto pórtico. (102)
7.1. Acción de poste y dintel. (102)
7.2. La articulación perfecta. (103)
7.3. El empotramiento perfecto. (103)
8. Solicitaciones en los nudos. (104)
8.1. Solicitaciones de diseño en los nudos. (104)
8.2. Solicitaciones constructivas. (106)
9. Fallas en los nudos. (107)
9.1. Fallas por la magnitud de las cargas. (107)
9.2. Por falta de estribos en nudos. (108)
9.3. Por falta de estribos en nudos de borde. (108)
9.4. Por fisuras en cara superior de viga. (109)
9.5. Por aplastamiento de cara inferior de viga. (109)
10. Diseños de las armaduras en los nudos. (109)
11. Desplazamiento del punto de momento nulo. (110)
11.1. Ejemplo. (111)
11.2. Consecuencia del desplazamiento del punto. (113)
12. Consideraciones de las normas Din 1045 (Cirsoc 201). (113)
12.1. Transcripción de las normas. (113)
12.2. Momentos en el nudo por relación de rigideces. (114)
12.3. Mecanismos real de transmisión de momentos. (115)
12.4. Columnas internas. (116)
12.5. Consideraciones de la Din 1045. (116)
13. Consideraciones del ACI para los nudos. (116)
13.1. Solicitaciones en los nudos. (116)
13.2. Esfuerzos internos: Modelo teórico de puntal y tensor. (117)
13.3. Las armaduras y los esfuerzos internos. (119)
13.4. Determinación de los momentos nominales. (120)
13.5. Determinación del cortante. (120)
13.6. Dimensionado del nudo. (121)
13.7. Anclajes. (122)
14. Uniones con vigas anchas. (122)
CAPITULO CINCO: Solicitaciones.
1. Introducción. (127)
1.1. Deformaciones. Teoría de primer y segundo orden. (128)
1.2. Rigideces de los nudos. (128)
1.3. Desplazabilidad de los edificios. (130)
1.4. Posición de las columnas. (131)
1.5. Tipos de cargas. (131)
1.6. Altura y sección de la columna. (132)
2. Disposición en el estudio de las solicitaciones. (132)
3. Cálculo y dimensionado para el Caso 1. (137)
3.1. Materiales homogéneos. (137)
3.2. Materiales heterogéneos. (138)
4. Cálculo y dimensionado para el Caso 2. (139)
4.1. Materiales homogéneos. (139)
4.2. Materiales heterogéneos. (140)
5. Cálculo y dimensionado para el Caso 3. (141)
6. Cálculo y dimensionado para el Caso 4. (142)
6.1 Materiales elásticos homogéneos. (142)
6.2. Materiales homogéneos elastoplásticos. (143)
6.3. Materiales no homogéneos elastoplásticos. (143)
7. Cálculo para el Caso 5. (144)
7.1. Materiales elásticos homogéneos. (144)
7.2. Materiales elastoplásticos heterogéneos. (144)
8. Flexocompresión oblicua. (145)
CAPITULO SEIS: Diagramas de interacción.
1. Introducción. (147)
1.1. Diagrama a dos ejes. (147)
1.2. Diagrama a tres ejes. (147)
1.3. Diagrama plano para diversas cuantías. (148)
2. Utilidad del diagrama. (148)
3. Elemento viga y elemento columna. (150)
4. Expresiones de dimensionado. (150)
4.1. Elemento a compresión centrada, sin pandeo. (150)
4.2. Elemento a flexión simple. (151)
4.3. Elemento a flexocompresión. (151)
5. Formas de flexocompresión. (152)
5.1. Por efecto pórtico. (152)
5.2. Por rigidez del nudo. (153)
5.3. Por excentricidades no previstas. (153)
6. Zonas de deformaciones en la flexocompresión. (154)
7. Afinidad entre diagramas. (154)
8 Diagrama de columna robusta y de columna esbelta. (155)
8.1. Columnas robustas. (155)
8.2. Columnas esbeltas. (156)
8.3. Curvas para diferentes esbelteces. (156)
8.4. La reducción de la carga por esbeltez. (157)
9. Estudio particular de cada caso de columna. (158)
9.1. Columna corta a compresión pura. (158)
9.2. Columna corta con pequeña excentricidad. (159)
9.3. Columna corta con mediana excentricidad. (160)
9.4. Columna corta con gran excentricidad. (160)
9.5. Columna de moderada esbeltez con pequeña excentricidad. (161)
9.6. Columna de elevada esbeltez con gran excentricidad. (161)
10. Construcción del diagrama. (162)
10.1. Hipótesis básicas. (162)
10.2. Esfuerzos y deformaciones internos de la sección. (163)
10.3. Condiciones de equilibrio. (164)
10.4. Conformación del diagrama. (167)
11. Diagramas generales de dimensionado. (167)
12. Ejemplo de aplicación. (167)
CAPITULO SIETE: Relación entre solicitaciones externas y resistencias internas.
1. Introducción. (173)
2. Objetivo del presente estudio. (173)
3. Relación entre el Momento y la deformación. (174)
3.1. Columnas con material elástico, carga centrada. (174)
3.2. Columnas con material elástico, carga excéntrica. (175)
3.3. Columnas con material elastoplástico, carga centrada. (176)
3.4. Columnas con material elastoplástico, carga excéntrica. (178)
4. Desplazamiento lateral. (179)
4.1. Articulada en los extremos. (179)
4.2. Empotrada libre. (181)
4.3. Mediante la carga crítica de Euler. (182)
5. Plano de solicitaciones. (182)
5.1. Introducción. (182)
5.2. Solicitación a lo largo de la columna individual. (183)
5.3. Solicitación para columnas de diferentes alturas y cargas. (184)
6. Superficie resistentes.
6.1. Análisis de la superficie. (187)
6.2. Curvas en el eje N;e. (189)
6.3. Línea de rotura. (191)
6.4. Curvas de nivel en el plano (l/r;e). (191)
6.5. Tramos en la curva de rotura. (194)
6.6. Intersección entre solicitación y resistencia. (196)
CAPITULO OCHO: Columnas zunchadas.
1. Introducción. (201)
2. Columnas con estribos simples y con zunchado. (202)
2.1. Diferencias de roturas. (202)
2.2. Columnas con estribos simples. (203)
2.3. Columnas con espirales. (203)
3. Variables en la deformación de columnas zunchadas. (204)
3.1. Cuantía. (204)
3.2. Paso de la hélice. (204)
3.3. Resistencia del hormigón. (204)
4. Efectos del zunchado. (204)
4.1. Efecto triaxial. (205)
4.2. Acortamientos. (205)
4.3. Recubrimiento. (205)
4.4. Eficacia del zunchado. (205)
4.5. Pandeo en columnas zunchadas. (206)
5. Diferentes criterios según normas internacionales. (206)
5.1. Normas del ACI. (206)
5.2. Eurocódigo. (206)
5.3. Cirsoc 201. (207)
6. Cálculo carga de servicio. (207)
6.1. Aplicación de las fórmulas. (208)
6.2. Incremento de cargas. (208)
6.3. Justificación de las expresiones. (210)
7. Procedimiento para el dimensionado. (212)
7.1. Verificar condiciones. (212)
7.2. Elegir secciones. (212)
7.3. Calcular Dnu. (212)
7.4. Determinar Ncalc. (212)
7.5. Dimensionado. (212)
7.6. Comprobar la seguridad al descascaramiento. (213)
8. Consideraciones y recomendaciones. (213)
CAPITULO NUEVE: Normativas y reglamentos.
1. Generalidades. (217)
2. Método del American Concrete Institute. (217)
2.1. Esbelteces para columnas cortas y esbeltas. (218)
2.2. Columnas cortas. (218)
2.3. Columnas esbeltas. (218)
3. Método de las Normas Brasileras. (220)
3.1. Excentricidades. (220)
3.2. Longitud de pandeo. (221)
3.3. Columnas cortas. (221)
3.4. Columnas esbeltas. (222)
4. Método de la Instrucción Española. (224)
4.4. Compresión simple. (224)
4.5. Columnas esbeltas. (224)
5. Método del CEB o Eurocódigo. (225)
5.1. Franja de esbelteces para el pandeo. (226)
5.2. Métodos de cálculo. (226)
6. Normas Din 1045 actuales. (231)
CAPITULO DIEZ: Normativa Din 1045 Y Cirsoc.
1. Disposiciones generales. (235)
1.1. Para columnas con esbeltez menor o igual a 20. (235)
1.2. Para columnas con esbeltez mayor a 20 y menor o igual a 70. (235)
1.3. Para columnas con esbeltez mayor o igual a 70. (236)
1.4. Esbelteces mayores 200. (236)
1.5. Se prescinde de VSCP. (236)
1.6. Columnas irregulares. (238)
1.7. Pandeo en dos direcciones. (238)
1.8. Dimensionamiento normal y la VSCP. (238)
1.9. Diagramas de flujos para la VSCP. (239)
2. Determinación de la longitud de pandeo. (239)
3. Elementos comprimidos de mediana esbeltez. (242)
4. Elementos de gran esbeltez. (244)
5. Elementos que aseguran el empotramiento. (246)
6. Excentricidades no previstas. (246)
7. Consideraciones de fluencia lenta. (246)
8. Pandeo en dos direcciones. (248)
9. Verificación del sistema en conjunto. (248)
10. Cuestiones específicas. (249)
CAPITULO ONCE: Encofrados.
1. Introducción. (259)
2. Importancia de los encofrados. (259)
3. Formas de los encofrados. (260)
4. Tipos de materiales para encofrados. (260)
4.1. Maderas. (260)
4.2. Maderas multilaminados. (261)
4.3. Cartón. (261)
4.4. Metal desplegado. (262)
4.5. Metálicos. (262)
4.6. Fibras de poliester. (263)
5. Seguridad de los encofrados. (263)
6. Tableros. (264)
7. Fijaciones. (264)
7.1. Mediante marcos de tablas simples. (264)
7.2. Mediante marcos de tablas dobles. (265)
7.3. Mediante marcos de tablas y alfarjías. (265)
7.4. Mediante grampas metálicas. (266)
7.5. Mediante alfarjías y tensores de alambres. (266)
7.6. Mediante tensores y tablas dobles. (266)
7.7. Mediante alfarjías y tensores rascados. (266)
7.8. Mediante atirantado de alambres interiores. (266)
8. Proyecto de encofrados. (267)
8.1. Diseño estructural del edificio. (268)
8.2. Costos. (268)
8.3. Experiencia previa. (268)
8.4. Materiales disponibles. (268)
8.5. Tamaño de las columnas. (269)
8.6. Cargas actuantes. (269)
9. Presión del hormigón en el interior de encofrados (269)
9.1. Introducción. (269)
9.2. Parámetros de la presión. (269)
9.3. Utilización de tablas. (270)
9.4. Cálculo de presiones mediante diagramas. (271)
9.5. Ejemplo de aplicación. (273)
10. Recomendaciones. (273)
10.1. Secuencias. (274)
10.2. Colocación de las armaduras. (274)
10.3. Plan de avance. (274)
10.4. Limpieza del interior. (275)
10.5. Centrado, fijación y nivelación (276)
11. Prácticas de construcción. (277)
12. Columnas circulares. (277)
13. Desencofrado. (277)
14. Tolerancias sugeridas. (278)
15. Dimensionado y cálculo. (279)
15.1. Cálculo de la presión. (279)
15.2. Deformaciones. (279)
15.3. Verificación de los travesaños y alfarjías. (280)
15.4. Recomendaciones. (280)
CAPITULO DOCE: Recomendaciones constructivas.
1. Introducción. (283)
2. Recubrimiento de armaduras. (284)
2.1. Tipos y elementos de ataque. (284)
2.2. Cualidades del recubrimiento. (284)
2.3. Factores de protección de las armaduras. (285)
3. Magnitudes de los recubrimientos. (286)
3.1. Espesor de los recubrimientos. (287)
3.2. Armadura de piel. (289)
3.3. Modo de asegurar el recubrimiento. (289)
3.4. La utilización de fibras. (290)
4. Espesor mínimo de columnas. (291)
4.1. Introducción. (291)
4.2. Limitaciones del ancho de columna. (291)
4.3. Secciones mínimas. (292)
5. Armadura longitudinal. (292)
6. Empalme de las barras. (296)
7. Doblado de barras longitudinales. (301)
8. Armadura transversal o estribos. (302)
9. Columnas zunchadas. (305)
10. Articulaciones. (307)
11. Paredes portantes. (313)
12. Planos de detalles. (315)
CAPITULO TRECE: Ejercicios.
1. Ejercicio uno: Organización de datos y características del edificio en estudio. (319)
2. Ejercicio dos: Cálculo y dimensionado de columna rectangular interna en un sistema indesplazable. (327)
3. Ejercicio tres: Cálculo y dimensionado de columna rectangular de borde en un sistema indesplazable. (337)
4. Ejercicio cuatro: Cálculo y dimensionado de columna rectangular de borde en un sistema indesplazable en último nivel. (347)
5. Ejercicio cinco: Cálculo y dimensionado de columna rectangular de borde en un sistema desplazable. (353)
6. Ejercicio seis: Cálculo y dimensionado de columna rectangular de esquina en sistema indesplazable. (363)
7. Ejercicio siete: Cálculo y dimensionado de columna circular en esquina con estribos simples en un sistema indesplazable. (371)
8. Ejercicio ocho: Cálculo y dimensionado de columna circular zunchada en un sistema indesplazable. (375)