ANALISIS POR ESBELTEZ EN COLUMNA
INTRODUCCION
Las deformaciones transversales originadas por la aplicación de la carga axial modifican
significativamente los momentos calculados en un análisis elástico de la estructura. La esbeltez
de la columna puede generar deformación transversal que aumentan la excentricidad
considerada en el diseño y por consiguiente hay un incremento del Momento de flexión
denominado efecto o deformación de segundo orden.
En las edificaciones usuales, las columnas tienen generalmente doble curvatura y
tienen desplazamiento relativo entre sus nudos; debido a la continuidad estructural entre
columna y vigas. El efecto de esbeltez es más crítico en columnas con curvatura simple en
relación a las columnas con curvatura doble debido a que el momento de segundo orden afecta
directamente al momento de primer orden, mientras que en las columnas de doble curvatura
los máximos no coinciden.
Los Momentos de segundo orden incrementan la deflexión de la columna, generando
mayores esfuerzos. en ella; si la carga axial “P” es pequeña, las deflexiones serán cada vez
menores y finalmente se alcanza el equilibro. En el caso en que la carga “P” este cercana a la
denominada carga critica, el elemento fallará por pandeo, las deflexiones de la columna se
incrementan cada vez más, hasta el colapso final. Con la utilización en los últimos años, de
materiales de alta resistencia y con métodos cada vez más refinados para el análisis, ahora es
posible diseñar secciones transversales mucho más reducidos que antes, para un determinado
valor de carga axial con o sin flexión simultánea; consiguiéndose elementos más esbeltos.
CJRCH/2024
, ESBELTEZ EN ELEMENTOS EN COMPRESIÓN:
Las columnas de concreto reforzado sometidos a compresión, también están sujetos
simultáneamente a flexión, producida por cargas transversales o por momentos en los
extremos debido a la continuidad estructural.
La figura presenta un elemento cargado axialmente con la
carga “P”, y sometido a flexión, con momentos iguales en los
extremos. Si le carga axial desaparece el momento en el
elemento es constante e igual a Mc (flexión simple) con una
deflexión indicada con línea punteada, siendo “Y” la máxima
deflexión. Al aplicarle la carga “P”, el momento en cualquier
punto se incrementa produciendo deflexiones adicionales,
indicados en la línea continua, por consiguiente, el momento
total es M = Mc +P∆.
Mc Momento de primer orden
P∆. Momento de 2do., orden o efecto Pdelta
En el diagrama de interacción mostrado, la falla de una
columna se produce cuando se alcanza la resistencia del
material y es independiente de la esbeltez. La línea O-I
representa la historia de carga de una columna corta que es
cargada progresivamente con excentricidad constante, los
momentos de 2° orden no son significativos. Por el contrario,
el caso de la curva O-II, se representa la historia de carga
de una columna esbelta. en la cual los momentos de 2°
orden tienen importancia, la excentricidad se incrementa
gradualmente, por lo que la línea se inclina hasta alcanzar la
falla; se puede apreciar que hay un incremento de los
Momentos debido al efecto P∆, y por el contrario, hay una
disminución de la carga axial “P”. La curva O-III representa
la falla por pandeo, se observa que esta no alcanza la curva
de interacción, por consiguiente, la columna no alcanza su
resistencia máxima.
En el gráfico siguiente se observa que si la columna es muy esbelta, podría llegar a una
deformación debido a la carga axial “P” y momento Pe, tal que la deformación aumente
indefinidamente sin que aumente la carga axial. Este tipo de falla se conoce como “ falla de
estabilidad “, como se aprecia en la curva de resistencia.
CJRCH/2024
INTRODUCCION
Las deformaciones transversales originadas por la aplicación de la carga axial modifican
significativamente los momentos calculados en un análisis elástico de la estructura. La esbeltez
de la columna puede generar deformación transversal que aumentan la excentricidad
considerada en el diseño y por consiguiente hay un incremento del Momento de flexión
denominado efecto o deformación de segundo orden.
En las edificaciones usuales, las columnas tienen generalmente doble curvatura y
tienen desplazamiento relativo entre sus nudos; debido a la continuidad estructural entre
columna y vigas. El efecto de esbeltez es más crítico en columnas con curvatura simple en
relación a las columnas con curvatura doble debido a que el momento de segundo orden afecta
directamente al momento de primer orden, mientras que en las columnas de doble curvatura
los máximos no coinciden.
Los Momentos de segundo orden incrementan la deflexión de la columna, generando
mayores esfuerzos. en ella; si la carga axial “P” es pequeña, las deflexiones serán cada vez
menores y finalmente se alcanza el equilibro. En el caso en que la carga “P” este cercana a la
denominada carga critica, el elemento fallará por pandeo, las deflexiones de la columna se
incrementan cada vez más, hasta el colapso final. Con la utilización en los últimos años, de
materiales de alta resistencia y con métodos cada vez más refinados para el análisis, ahora es
posible diseñar secciones transversales mucho más reducidos que antes, para un determinado
valor de carga axial con o sin flexión simultánea; consiguiéndose elementos más esbeltos.
CJRCH/2024
, ESBELTEZ EN ELEMENTOS EN COMPRESIÓN:
Las columnas de concreto reforzado sometidos a compresión, también están sujetos
simultáneamente a flexión, producida por cargas transversales o por momentos en los
extremos debido a la continuidad estructural.
La figura presenta un elemento cargado axialmente con la
carga “P”, y sometido a flexión, con momentos iguales en los
extremos. Si le carga axial desaparece el momento en el
elemento es constante e igual a Mc (flexión simple) con una
deflexión indicada con línea punteada, siendo “Y” la máxima
deflexión. Al aplicarle la carga “P”, el momento en cualquier
punto se incrementa produciendo deflexiones adicionales,
indicados en la línea continua, por consiguiente, el momento
total es M = Mc +P∆.
Mc Momento de primer orden
P∆. Momento de 2do., orden o efecto Pdelta
En el diagrama de interacción mostrado, la falla de una
columna se produce cuando se alcanza la resistencia del
material y es independiente de la esbeltez. La línea O-I
representa la historia de carga de una columna corta que es
cargada progresivamente con excentricidad constante, los
momentos de 2° orden no son significativos. Por el contrario,
el caso de la curva O-II, se representa la historia de carga
de una columna esbelta. en la cual los momentos de 2°
orden tienen importancia, la excentricidad se incrementa
gradualmente, por lo que la línea se inclina hasta alcanzar la
falla; se puede apreciar que hay un incremento de los
Momentos debido al efecto P∆, y por el contrario, hay una
disminución de la carga axial “P”. La curva O-III representa
la falla por pandeo, se observa que esta no alcanza la curva
de interacción, por consiguiente, la columna no alcanza su
resistencia máxima.
En el gráfico siguiente se observa que si la columna es muy esbelta, podría llegar a una
deformación debido a la carga axial “P” y momento Pe, tal que la deformación aumente
indefinidamente sin que aumente la carga axial. Este tipo de falla se conoce como “ falla de
estabilidad “, como se aprecia en la curva de resistencia.
CJRCH/2024
