10- Concreto Armado - Diseño de Columnas Segun ACI318.DECA0517

DISEÑO EN CONCRETO CONCRETO ARMADO

313188 − 20201414

Según Código ACI Curso de nivelación y actualización

CONCRETO ARMADO Diseño de Columnas

Requisitos ACI A CI31 3188-14 14

CONCRETO ARMADO Diseño de Columnas

Requisitos ACI A CI31 3188-14 14

CURSO DE DE NIVELACION Y ACTUALIZACION ACTUALIZACION

DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

El diseño de columnas se basa en las siguientes secciones del Código ACI 318-14: , que que cont ontien iene requi equisi sittos gene generrale ales para el dis diseño eño de colum olumn nas. as. , que contiene las especificaciones para el diseño de edificac edificacione ioness sismorre sismorresist sistente entes. s.

CURSO DE DE NIVELACION Y ACTUALIZACION ACTUALIZACION


CURSO DE NIVELACION Y ACTUALIZACION








1%∙ ni mayor que 8%∙ Debe colocarse un área mínima de refuerzo para cortante   en todas las regiones donde  > 0.5 ∙∅∙ tal que: 0.2∙ ′ ∙   / =   3.5∙  El mínimo numero de barras longitudinales será de 4 dentro de estribos rectangulares o circulares y 6 para barras rodeadas por espirales o para columnas en pórticos SMF con estribos de confinamiento circulares. El área de refuerzo longitudinal no debe ser menor que



6 1 ℎ

La pendiente de la parte doblada no debe exceder 1 en 6.

 () ó á 40 6.67 45 7.50 50 8.33 55 9.16 60 10.00



1.1∙ ′ ∙ ∙



Estructuras que podrían estar sometidas a movimientos del terreno suaves pero que podrían ser de larga duración .



Las columnas que tengan longitudes no soportadas



 ≤ 5∙

Donde, es el ancho de la columna medido paralelo a la longitud donde se evalúa la flexión. Deben tener

() ∅∙ = () El cortante asociado al desarrollo de la resistencia nominal de () las columnas que corresponde a aquella resulte en la mayor resistencia a flexión.









Se utiliza la Fuerza Axial Ultima “ ”, proveniente de las cargas gravitacionales y sísmicas, que conduzca a la Resistencia a Flexión en la columna

CP

FB





FP

  TP

Momento Resistente nominal






 ≤ 5∙


() ∅∙ = () () El cortante máximo obtenido de las combinaciones de carga de diseño que incluyan  , con Ω ∙ sustituyendo a  Ωsobrerresistencia  es un factor de amplificación para tener en cuenta la del sistema resistente a cargas laterales de acuerdo con lo establecido en el reglamento general de construcción.





Estructuras con capacidad portante, solicitadas por sismos moderados.






 ≤ 5∙


() ∅∙ = () El cortante asociado al desarrollo de la resistencia nominal de () las columnas que corresponde a aquella resulte en la mayor resistencia a flexión.






 ≤ 5∙


() ∅∙ = () () El cortante máximo obtenido de las combinaciones de carga de diseño que incluyan  , con Ω ∙ sustituyendo a  Ωsobrerresistencia  es un factor de amplificación para tener en cuenta la del sistema resistente a cargas laterales de acuerdo con lo establecido en el reglamento general de construcción.




DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO (Art.18.4.3.3)

5

ZONA DE CONFINAMIENTO (ACI 318-14 18.4.3.3)

8∙     ≤  0.50∙24∙ ó 0.50∙ℎ  30 (Art.18.4.3.5)

í  ≤ 1.1 ∙ ′ ∙ ∙   /2 60  ≤ í  > 1.1 ∙ ′ ∙ ∙  /4 30 (Art.18.4.3.3) ZONA DE CONFINAMIENTO (ACI 318-14 18.4.3.3)

5

8∙     ≤  0.50∙24∙ ó 0.50∙ℎ  30

(Art.18.4.3.3)

ℎ:1   ≥  6 



Estructuras con capacidad portante, solicitadas por sis mos f uertes, que deberán dis ipar energía a través del desarrollo de mecanismos dúctiles durante su incursión en el rango inelástico.



Las columnas deben cumplir con: a) Dimensión mínima de

30, sobre una línea recta que pasa

por el centroide de la sección.

b) La relación entre la dimensión menor de la sección transversal

0.40

y la dimensión perpendicular debe ser al menos



Las normas exigen que la sumatoria de la resistencia a flexión de las columnas calculada para la fuerza axial mas desfavorable (que conduzca a la menor resistencia) sea mayor que la de las vigas:

 ≥ 6/5∙

al nodo. de la resistencia de las columnas que concurren : Sumatoria Debe calcularse para la fuerza axial mayorada, congruente con la dirección de las fuerzas laterales consideradas, que conduzca a la resistencia a la flexión mas baja.

nodo de la resistencia de las vigas que concurren al en: Sumatoria la dirección de estudio. Las resistencias a la flexión deben sumarse de tal manera que los momentos de la columna se opongan a los momentos de las vigas.



Determinación de la capacidad



 a flexión en columnas:

CP

FB





FP

  TP






Caso A de análisis

    

Caso B de análisis

 

    

    

  

La finalidad de este requerimiento es evitar que se produzca un mecanismo de piso. Esta verificación deberá hacerse en ambos sentidos. Cuando no se cumple esta verificación, la resistencia lateral y la rigidez de las columnas que lleguen a ese nodo se deben ignorar al calcular la resistencia y la rigidez de la estructura. Y esos miembros deben diseñarse según 18.14


DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO 



Refuerzo longitudinal: el área de refuerzo longitudinal no debe ser menor que ni mayor que

1%∙

6%∙

Los empalmes por solape se permiten solo dentro de la mitad central de la longitud del miembro, deben diseñarse como empalmes por solape a tracción y deben disponerse acero con las mismas características del acero transversal en la zona de confinamiento.


DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO (Art.18.7.5.3)

5


0.25∙ 6∙ ó 0.25∙ℎ    ≤   = 100+ 350−ℎ  3 10 ≤  < 15 (Art.18.7.5.5)

6∙  ≤ 15

(Art.18.7.5.3)


5

0.25∙ 6∙ ó 0.25∙ℎ    ≤   = 100+ 350−ℎ  3 10 ≤  < 15 (Art.18.7.5.1) :  1   ≥  6 45



≤ 35



≤ 15



Aceptadas por el código en zona confinada y no confinada.

5010 50 5

Recomendación según la experiencia en zona sísmica

Columna de . Barras longitudinales espaciadas cada asumiendo recubrimiento de al eje de la barra longitudinal.



miembro  : Área de la sección transversal de un estructural, medida entre los bordes exteriores del refuerzo transversal.



 es el porcentaje de acero transversal al volumen.   ℎ    =          Se cumple la relación:  =     =  ∙2∙∙ ∙∙  área del zuncho ::paso    = 2∙ ∙    =  ∙   2  = 7.50  = 0.71 (∅3/8")



















Fuerza de diseño por corte en columnas:

  proveniente de los momentos máximos probables en la cara de los nodos. Considerando el endurecimiento del acero. Corte determinado a partir de la resistencia de los nodos, con base a la capacidad de las vigas que llegan al nodo. Corte mayorado obtenido del análisis de la estructura. Corte de diseño: Max (

,

)



Determinación de la capacidad



 a flexión en columnas:

CP

FB





FP

  TP




Momento máximo probable



Fuerza de diseño por corte en columnas: Corte determinado a partir de la resistencia de los nodos, con base a la capacidad de las vigas que llegan al nodo.

 

  Punto de inflexión en deformada por carga lateral del pórtico.

/2

 

  /2  

 

 

 +    =   

 





Corte máximo que se permite en una sección ACI 318-14 22.5.1.2

 ≤ ∅∙  +2.2 ∙ ′ ∙ ∙ Si no se cumple la expresión anterior la sección debe ser redimensionada. Corte que resiste el concreto en columnas: a) Corte máximo que puede resistir el concreto si la columna se encuentra a compresión ( positivo) ACI 318-14 22.5.6.1



  = 0.53∙ 1+ 140∙  ∙ ∙ ′ ∙ ∙

b) Corte máximo que puede resistir el concreto si la columna se encuentra a tracción ( negativo) ACI 318-14 22.5.7.1



 ∙ ∙ ′ ∙ ∙ ≥ 0  = 0.53∙ 1+ 35∙ 





Calculo del acero requerido por corte:

Luego,



 = ∅ −  =    ∙

Recordar que: debe colocarse un área mínima de refuerzo para cortante en todas las regiones donde tal que:

 

 > 0.5 ∙∅∙  0.2∙ ′ ∙   / =   3.5∙ 



Procedimiento de diseño por corte para sección rectangular: Paso

 1

2

3

4

 

Dirección X

analizando casos 1, 2 y 3 sobre el plano de Dirección X Cuando deba calcularse se hará con el diagrama de interacción de flexión alrededor del eje X así mismo debe usarse de esa dirección



  ≤ ∅∙  + 2.2 ∙ ′ ′∙ ∙  ≤ ∅∙  +2.2 ∙  ∙ ∙   =  −   se calcula asumiendo  ∙ =  ∙ Nuevamente.  = ∅ −  = ∅ −   =  →  =    ∙   ∙   > 0.5 ∙∅∙  / Donde

 min  

Eje de flexión






DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO Paso

Dirección X

5

Separación máxima del acero de refuerzo para toda la columna

6

Longitud de zona confinada según datos en X

max 

 



 max  max 

7

Separacion máxima en zona confinada

8

Separacion máxima en zona no confinada

Acero de confinamiento en la columna: 9 Donde

10



  =  ∙   =  −  

Sustituyendo es el recubrimiento libre hasta la cara del estribo Definir cantidad de acero a colocar: En zona confinada:

     min    ,  ,     ,  min  En zona no confinada:

Eje de flexión






DISEÑO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO Paso

Dirección X

 

Realizar propuesta de numero de diámetro de ramas y numero de ramas en zona confinada y no confinada

11

  = #  ∙ #    

el numero de ramas paralelas a la dirección de

Obtener separación requerida para ese numero de ramas , se debe cumplir que la separación colocada sea tal que:

12

En zona confinada

   ≤     ,max , max  En zona no confinada   ≤    ,max ,max 

Eje de flexión





10- Concreto Armado - Diseño de Columnas Segun ACI318.DECA0517

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