Mejor respuesta
“ Por qué la columna en espiral puede soportar más cargas que la columna atada? ”
» Las columnas de hormigón reforzadas con refuerzo en espiral pueden soportar más cargas que las columnas vinculadas . Este fenómeno ocurre porque cuando las excentricidades de carga son pequeñas, las columnas reforzadas en espiral muestran mayor tenacidad, mayor ductilidad que las columnas con tirantes.
Por lo tanto, se espera que los profesionales de la ingeniería civil usen refuerzo en espiral en lugar de amarres siempre que sea posible en columnas de concreto reforzado ”.
“ ¿Qué es la columna? 19 tipos de columnas ”
“ Columnas son el elemento estructural más importante en los edificios. En este artículo, discutiremos la definición de columnas. Además, aquí se presenta una breve descripción de todos los tipos de columna .
¿Qué es ¿Columna?
Las columnas se definen como elementos portantes verticales que soportan principalmente cargas axiales de compresión. Este miembro estructural se utiliza para transmitir la carga de la estructura a la base. En los edificios de hormigón armado, las vigas, los suelos y las columnas se moldean de forma monolítica. La acción de flexión en la columna puede producir fuerzas de tracción sobre una parte de la sección transversal. Aún así, las columnas se llaman miembros de compresión porque las fuerzas de compresión dominan su comportamiento.
Las columnas de hormigón se pueden dividir aproximadamente en tres categorías: Pedestales , Columnas cortas reforzadas y Columnas reforzadas largas . Además, en la actualidad, las columnas se pueden clasificar en diferentes categorías sobre una base diferente.
Tipos de columnas
Las columnas pueden ser de muchos tipos según la carga, la longitud, las ataduras de las columnas, los refuerzos del marco, etc. Los tipos de columnas que se utilizan en la construcción son los que se indican a continuación:
- Según la carga Columnas cargadas axialmente Columnas cargadas excéntricamente: uniaxiales Columnas cargadas excéntricamente: biaxiales
- basadas en vínculos de columnas Columnas vinculadas Columnas en espiral
- Según la relación de esbeltez Pedestales o bloques de compresión cortos Columnas reforzadas cortas Columnas reforzadas largas
- Según la forma de la sección transversal Forma geométrica: rectangular, redonda, octagonal, cuadrada, etc. en forma de L en forma de T En forma de V
- Basado en materiales de construcción Columna de hormigón armado Columna compuesta Columna de acero, madera, ladrillo
- Basado en refuerzos de marco Columna arriostrada Columna no arriostrada
- Otros tipos Columna de hormigón pretensado Columna griega y romana
Todos estos tipos de columnas se describen a continuación.
Clasificación de la columna según la carga
Columna cargada axialmente
Si las cargas verticales de compresión actúan a lo largo del eje centroidal de la columna, se denomina columna con carga axial. Este tipo de columna sin flexión no se encuentra prácticamente tanto.
Columna cargada excéntricamente: Uniaxial
Cuando el las cargas actúan a una distancia e del centroide de la sección transversal de la columna, la columna se denomina columna cargada excéntricamente. En una columna uniaxial cargada excéntricamente, esta distancia e podría estar a lo largo del eje x o del eje y. Estas cargas excéntricas provocan momentos a lo largo del eje x o el eje y.
Columna cargada excéntricamente: biaxial
En este tipo de pilares, las cargas se aplican en cualquier punto de la sección transversal pero no en los ejes. Las cargas causan momentos sobre los ejes x e y simultáneamente.
Columna cargada axialmente, Columna excéntrica uniaxial, Excéntrica biaxial columna.
Clasificación de columna basada en vínculos de columnas
Vinculado Columna
En la columna atada, las barras longitudinales se unen con barras más pequeñas. Estas barras más pequeñas están espaciadas a intervalos uniformes en la columna. Los lazos de acero en la columna delimitan las barras longitudinales principales. Más del 95 por ciento de todas las columnas en edificios en regiones no sísmicas son columnas atadas.
Columna en espiral
Espiral Las columnas contienen espirales para sujetar el refuerzo longitudinal principal. Espiral es un refuerzo tipo resorte. Las barras principales se colocan en un círculo y los lazos se reemplazan por espirales. Las columnas espirales se utilizan cuando se requiere alta resistencia y / o alta ductilidad. Porque la espiral actúa para resistir la expansión lateral de las barras de la columna bajo altas cargas axiales. Las barras principales se colocan en un círculo y los lazos se reemplazan por espirales. Las columnas espirales se utilizan más ampliamente en regiones sísmicas.
Clasificación de columnas según la esbeltez
Bloque de compresión corto o pedestales
Un pedestal es un miembro de compresión que tiene una altura menor que tres veces su dimensión lateral mínima. Los pedestales no necesitan ser reforzados y pueden diseñarse con concreto simple.
Columna corta reforzada
La relación de esbeltez ( relación entre la longitud efectiva y la dimensión lateral mínima) es inferior a 12 en la columna corta reforzada. Las columnas cortas fallan debido al aplastamiento o la deformación de las barras de acero. Las cargas que puede soportar una columna corta dependen de la dimensión de la sección transversal y la resistencia de los materiales. Las columnas cortas muestran un poco de flexibilidad.
Columna reforzada larga
La relación de esbeltez excede 12 en columnas largas. Este tipo de columna también se conoce como columna delgada. A medida que aumenta la esbeltez, aumenta la deformación por flexión. La columna larga falla debido al efecto de pandeo que reduce la capacidad de carga.
Clasificación de la columna según la forma de la sección transversal
Forma geométrica
Las secciones de columna pueden ser rectangulares, redondas, cuadradas, octogonales, hexagonales según los requisitos. Generalmente, las columnas atadas pueden ser cuadradas y rectangulares, mientras que las columnas espirales son circulares. Las columnas circulares se utilizan cuando se necesita una mayor elevación como en pilotes, puentes pilares. Las columnas circulares proporcionan un acabado liso y estético. Por otro lado, las columnas rectangulares se encuentran en edificios residenciales y oficiales. Son fáciles y menos costosas de emitir.
En forma de L
Este tipo de columna no es popular. La columna en forma de L se puede utilizar como columna de esquina en una estructura enmarcada. Este diseño de la columna puede ser un buen reemplazo para resistir la compresión axial y la flexión biaxial de las esquinas.
En forma de V
En la estructura trapezoidal, se puede utilizar este tipo de columna. Las columnas en forma de V necesitan más materiales comparativamente.
En forma de T
Las columnas en forma de T pueden usarse en pilares del puente en función de los requisitos de diseño.
Clasificación de columna basada en materiales de construcción
Columna de hormigón armado
Las columnas de hormigón armado son las columnas más utilizadas para estructuras enmarcadas. Este tipo de columna se compone de hormigón como matriz. El marco de acero está incrustado en hormigón. El hormigón soporta la carga de compresión y el refuerzo resiste la carga de tracción. Los materiales de refuerzo pueden estar hechos de acero, polímeros o materiales compuestos alternativos. Para una construcción fuerte, dúctil y duradera, el refuerzo debe tener algunas propiedades como compatibilidad térmica, alta resistencia a la tensión de tracción, buena adherencia al hormigón, anticorrosivo, etc.
Columna compuesta
Las columnas compuestas se construyen utilizando varias combinaciones de acero estructural y hormigón. El comportamiento interactivo e integral del hormigón y los elementos de acero estructural hace que la columna compuesta sea un miembro muy rígido, más dúctil, rentable y, en consecuencia, estructuralmente eficiente en la construcción de edificios y puentes. Este tipo de columna también tiene una gran resistencia al fuego y a la corrosión.
Columna de acero, madera, ladrillo
Columnas de acero están fabricados íntegramente en acero. Estas columnas se utilizan en almacenes de fabricación de aeronaves, astilleros interiores, etc.
Las columnas de madera están hechas de madera de madera. Proporcionan una apariencia estética creando una sensación de espacio y apertura. Las columnas de madera están diseñadas para constructores de viviendas, áreas de recepción y propiedades de renovación.
Las columnas de ladrillo se encuentran en estructuras de mampostería.Se pueden reforzar con hormigón para aumentar la resistencia o no se pueden reforzar. Las columnas de ladrillo pueden ser redondas, rectangulares, cuadradas o elípticas en sección transversal.
Clasificación de columnas según el arriostramiento del marco
Columna arriostrada
Las columnas pueden ser parte de un marco que está arriostrado o sin arriostrar contra los lados. La estabilidad lateral de una estructura en su conjunto se proporciona mediante arriostramientos. Los arriostramientos se pueden obtener utilizando muros de cortante o arriostramientos en el marco del edificio. En pórticos arriostrados se evita el desplazamiento transversal relativo de los extremos superior e inferior de una columna. Las columnas arriostradas evitan las cargas de gravedad y los muros de cortante evitan las cargas laterales y las cargas de viento.
Columna sin arriostrar
Las columnas sin arriostramiento resisten tanto carga por gravedad como carga lateral. Como resultado, la capacidad de carga de la columna se reduce.
Algunos otros tipos de columna
Columna de hormigón pretensado
Las columnas pretensadas se pueden utilizar como una extensión de las columnas de hormigón armado cuando se producen momentos de flexión debidos a fuerzas de viento y movimiento de tierras, cargas excéntricas o la acción del marco se aplica a las columnas. El pretensado transforma una sección agrietada en una no agrietada y resiste una flexión significativa. Este tipo puede resultar útil cuando la columna es una columna muy delgada y una columna prefabricada.
Columna griega y romana
La arquitectura clásica griega y romana hizo uso de cuatro estilos principales de columnas para sus edificios y templos. Estos cuatro tipos de columnas eran dóricas, jónicas, corintias y toscanas. Estas columnas se ven rectas y uniformes desde la distancia. Pero de cerca, en realidad podrían inclinarse un poco, o inclinarse hacia la izquierda o hacia la derecha. ”
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Respuesta
Viga se somete principalmente a flexión en la que la tensión es absorbida por el acero y la compresión por el hormigón. El comportamiento del acero en tensión y del hormigón en compresión es bien conocido, por lo que el factor de reducción se mantiene en 0,9 lo que permite un diseño seguro y económico. Sin embargo, para el diseño de cortante (y torsión) de la viga se adopta un factor de reducción de 0,75 ya que, debido a las complejas fuerzas internas, el cortante no se comprende o modela tan bien como la flexión.
La columna se somete principalmente a compresión y flexión, lo que da como resultado un comportamiento complejo representado por un diagrama de interacción. Esto incluye el efecto agregado de flexión, cizallamiento y pandeo. Como este comportamiento no se comprende bien o no se modela tan bien como la flexión en una viga, se especifica un factor de reducción de 0,75 para columna en espiral y 0,65 para columna atada para tener en cuenta esta incertidumbre de comportamiento y garantizar un diseño seguro.