Efecto Columna Corta

El e f e c t o d e c o l u m n a c o r t a o c o l um n a c a u t iv a ¡C ó m o u n e l e m e n t o n o e s t r u c t u r a l p u e d e h a c e r f a l la la r u n a c o l u m n a d u r a n t e u n s i sm sm o ! L. Tere Tere sa Gu e va ra - Luis E. Ga rc ía

¿ En En q u é c o n s i st st e e l Resumen

Prác ticamente no ha habido sismo ismo en el c ontexto m undial dond e no se presente presente una falla debida al efecto de columna llama remos cautiva o, como la llama de a quí en adelante, columna corta . Lo Lo pa radójico radica en que la c ausa ausa d e este este problema no se se d ebe a la c olumna en sí, sí, sino a elem ento s externos a ella ella q ue fuerzan fuerzan a que se se c om porte de una manera ajena a su mo do usual. usual. Es Este c omp orta miento anómalo —si es que se puede denominar de esta esta ma nera— es la raíz raíz del proble ma , pues ca da uno de los profesiona o na les que de finen la columna desde el punto de vista de su forma, localización, dimensiones o características estruct estruct urales, urales, tiende n a m irarla irarla bajo su propia óptica, olvidándo se que es un elemento q ue hace parte de un c onjunto onjunto que no es solame solame nte arquitec tónico o solame solame nte e structural, sino que pertenece a ambos.

Descriptores:

Columna corta; Columna ca utiva; utiva; Edific ac ione s sis sismo mo rresis rresiste te nte s; Componentes no intencionalmente estructurales.

Abstract The short column o r ca ptive column phenomena is presented . This is an a cc identa l mod ifica c a tion of the original original structural configuration of a co lumn that develops when the c lear vertical vertical spa spa n of the co lumn is is reduced by non-structural elements that restrict the ability of the column to d eflect laterally laterally when the structu re is subjec ted to horizonta horizonta l forces. A summ summ ary of the architectural d ec isions that lead to this type o f problem a re reviewed . The The struc struc tural explanation of the b ehavior is is presented. Experimental research research relate relate d to this be ha vior is discussed discussed . Rec omm enda tions to hand le this type of p roblem s are discussed.

Descripto rs: rs: Short co lumn; lumn; Ca ptive c olumn; Seism eism resis resista ta nt bu ild ild ings; Non intentiona lly lly struc struc tural components.

e fe c t o d e c o l u m n a c o rt a ?

La c olumna corta se se produc e de bido a una mo difica difica ción a cc idental en la c onfiguración onfiguración estr estructural uctural original original de una co lumna. Se Se p resenta esenta cua ndo en una estru estrucctura sometida a fuerzas o solicitaciones horizontales, la luz libre d e la c olumna —distanc —distanc ia libre libre vertical entre viga s o losas losas que son sop sop ortad as po r la c olumna— se ve d isminui isminuida da po r un elemento, generalmente no estr estructural uctural,, que limita limita la c ap ac ida d de la co lumna lumna de deformarse deformarse libremente libremente en el senti sentido do lateral, como se muestra esquemáticamente en la figura 1, de a hí la denominac ión de cautiva .

Figura 1:

Columna restri restringida ngida en su libre desplazamiento desplazamiento lateral

TECNOLOGÍA Y CONSTRUCCIÓN. Vol. 17-1, 2001, pp. 31-42. Rec ibido el 08/05/ 08/05/ 00 - Acep tad o el 21/06/00

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TECNOLOGÍA Y CONSTRUCCIÓN 17

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L. TERESA G UEVARA / LUIS E. G ARCÍA

Llamamos a estos elementos no estructurales que modifican el comportamiento de los elementos estructurales “no intencionalmente estructurales”, referencia [1], porque generalmente no son considerados en el análisis del sistema estructural y se trabaja bajo el supuesto de que la estructura está libre y que puede deforma rse rse sin interac c ión d e los elem ent os no e structu rales. rales. Es Estos componentes, debido a sus propias características dinámica s y al hec hec ho de no habe r sido deb idamente sep sep arad os de los elem ento s estruct estruct urales, urales, al o c urrir urrir un sis sismo va n a tener una participación significativa en el comportamiento del sistema de resistencia sísmica de la edificación. Causas arquitectónic as q u e p ro d u c e n l a c o l u m n a c o r ta ta

Varias son las causas que conducen a que el valor de la longitud libre para la que fue originalmente diseñada y calculada una columna, se reduzca drásticamente ocasionando una columna corta y, por lo tanto, modificando radicalmente su comportamiento estructur tructural, al, lo lo c ual comúnmente co nduce a la falla de la sec sec ción libre de la columna. Véase las fotos 1, 2 y 3.

Foto 1:

Falla po r columna corta en Pereira, Colombia, durante el sismo de noviembre 23 de 1979

Las ca usas usas más com unes ge nerad as po r de cisiones cisiones arquitectónic as son: son: 1. Confinamiento lateral parc ial en la altura altura d e la c olumna por elem entos rígidos rígidos,, tales com o: muros divisorios internos, internos, m uros de fachada , muros muros de contención, etc.

El caso más común en la formación de co lumna c orta orta c onsis onsiste te en el c onfinamiento onfinamiento de una p arte d e la co lumna p or muros no e structurales tructurales.. Generalmente se se p roduc e p or la la necesidad de dejar aberturas para iluminación y ventilación naturales en e spa cios dond e se requiere requiere una restr estricc icc ión en las visuales de un espacio a otro. Las columnas quedan confinadas en su parte inferior por las paredes rígidas, y libres en la parte superior, con una longitud generalmente muy peq ueña, co rrespond espond iente iente a la altura altura de la ab ertur ertura. a. Véase las fotos 4 y 5. Esta co nfigurac nfigurac ión es la la má s co mún, pues muy a menudo se encuentra en las aulas de las esc uela s, de pó sitos, itos, ba ños, c onsultorios onsultorios mé dic os, os, etc . La La s pa red es no e structu rales, rales, en estos estos ca sos, son má s alta s q ue la altura altura que generalmente se se d eja en los antep echo s de las venta nas norma norma les y pa ra cum plir co n las regulac iones de ventilac ventilac ión e iluminac iluminac ión, las venta nas altas se se extiend extiend en a todo lo anc ho del pórtico pórtico , de c olumna a co lumna. lumna.

Foto 2:

Detalle Detalle de la foto 1. Falla por columna corta en Pereira, Colombia, durante el sis sismo mo de noviembre 23 de 1979

Foto 3:

Falla de columna co rta en Armenia, Armenia, Colombia, durante







EL EFECTODECOLUMNACO R TAO

COLUMNACAUT COLUMNACAUTIVA IVA

Foto 4:

Conformación típica de columna corta

Foto 5:

Conformación típica típica d e columna corta

Es típico típico que una c olumna que se encuentre confinada en su parte inferior por muros no estructurales, en el análisis y diseño estructural, haya sido tratada utilizando una altura libre total equivalente a la altura libre libre d el entrepiso, entrepiso, siendo siendo que aho ra tiene una altura lil ib re equivalente a la dimensión dimensión de la a be rtura, o sea sea , mucho m e n o r. De De a hí la denominación de “c olumna olumna c autiva” autiva” . El confinamiento de una parte de la c olumna p or muros no estructurales estructurales,, hac e q ue d ichos muros y la la p arte de la c olumna co nfinad nfinad a traba jen conjuntaconjuntamente como un muro rígido y que la pequeña parte que qued a libre libre pa ra la ub icac ión de las ab ertur erturas as trab trab aje co mo una peq ueña c olumna, la la c ual recibir recibiráá la ma yorí yoría d e la deformación para la cual fue calculada la columna completa . Véase Véase la figura figura 2.

Figura 2:

Típica falla p or conformac conformac ión d e columna corta en e scuelas

Si estos estos com po nen tes no estructu estructu rales muy rígid rígid os no son son trata do s ap ropia d am ente , es de c ir, ir, si no se p revén los los efec tos que pue de prod ucir el que haya eleme ntos no e structu rales a do sad os al sis sistem tem a estructu estructu ral, se se mo difica , sin querer, quere r, el comportamiento sismorre sist e n t e de las co lumnas prod uciend o efec tos no espe espe rad os y, mucho menos, menos, desea desea do s. El El muro muro p rod uce un c onfinam onfinam iento tan efec tivo tivo que e n general falla falla primero primero la la c olumna que este elemento no estructural y, aparentemente, débil. Véa se la s fot os 6 y 7.

Foto 6:

Falla alla po r columna c orta en la escuela Va le n t ín Valiente en Cariaco, Venezuela, durante el sismo de julio julio 9 de 1997

Foto 7:

Pórtico d e esquina en la escuela Valentín Valiente en Cariaco, Venezuela

En la foto 6 se observa cómo al fallar la columna corta, las vigas se desplazan con relación a su posición original y las ventanas quedan aplasta-








El confinam iento lateral pa rc ial en la altura de la c olumna, tam bién es muy co mún en los co njuntos de viviend viviend a ma siva de los año s 50, 50, en los que po r la la moda arquitectóc arquitectóc nica nica de la épo ca se incluyen incluyen ap artamentos tipo “duplex” y cada 3 o 4 pisos se dejan pasillos abiertos para la circulación horizontal que une las entradas de los apartamentos con los núcleos de circulación vertical. Generalmente estos pasillos abiertos se protegen con pretiles que va n de co lumna lumna a co lumna, lumna, co nfinando nfinando éstas éstas hasta hasta cierta altura y dejand o libre libre de m ovimiento a la otra pa rte, lo q ue g enera así así c olumnas cortas, cortas, co mo se m uestra uestra en las foto s 8, 9,10. 9,10.

En las fotos 10 y 11 se observa la falla de las columnas cortas en un edificio, muy parecido a los anteriores, en Ciudad de México en el sismo de 1985.

Foto 10:

Falla de co lumnas co rtas en Ciudad de M éxico, c o, México, durandurante el sismo de octubre 18 de 1985 (Colección del Earthquake Project, Emergency Service Office of the Governor of California)

Fotos 8 y 9:

Generación de columnas cortas po r pretiles en p asillos asillos,, en edificios de vivienda masiva masiva del Banco Obrero, Venezuela, en los años 50.

Foto 11:

Detalle Detalle d e la foto10. Falla de co lumnas co rtas en Ciudad d e México, México co , durant e el sis sismo mo d e oc tubre 18 de 1985 (Colección del Earthquake Project, Emergenc y Servi Service ce Office Office of the Gove rnor of California) California)

2. Acop lamiento de elementos estruc estruc turales y no estruc estruc turales, en niveles intermed intermed ios de la co lumna

La intera c c ión de e leme ntos estructura estructura les horizonta horizonta les, les, ta les c om o la s viga s o la s losas losas de los desca nsos nsos de la s esc esc alera s







EL EFECTODE

COLUMNACORTAO COLUMNACORTAO COLUMNACAUT COLUMNACAUTIVA IVA

Figura 3:

Columna corta causada causada por el descanso de la escalera

Foto 12:

Falla en columna corta generada p or el ad osaosamiento d el descanso descanso de una escalera, durante el sis sismo mo de Popayán, Colombia, ma rzo rzo d e 1983

3. Ubic ac ión del ed ificio ificio en terrenos inclinad inclinad os

La primera losa aérea de entrepiso de un ed ificio ificio c onstrui onstruido d o sob re un terreno terreno inclinad inclinad o, ge neralmente ocasiona que la altura de las columnas que sostienen tienen dicha losa, losa, vaya a umentando de longitud a me dida que el terreno se va separando del nivel de la losa de entrepiso, entrepiso, p roduc iéndose en alguno s ca sos, os, co lumnas muy c ortas. Véa Véa se la figura 4 y fo tos 15 15 y 16. 16.

Figura 4:

Edificio sobre terreno inclinado inclinado d onde se presentan presentan c olumnas cortas

Foto 15:

Foto 13:

Generación de columna corta por embonam iento (pro (pro tec c ión) de tub ería ería q ue se se ad osa parcialmente a una columna en estacionamiento de vehículos vehículos

Foto 14:

Falla alla en c olumna c orta generada por el confinamiento pa rcial de la columna por un elemento muy rígido en el sismo de El Ce ntro, Califor Californnia (Colección d el EarthquaEarthquake Project, Emerge Emerg e nc y Service ervice Office of t he Go ve rnor of Ca liforni fornia )

Entrada a estacionamiento de vehículos vehículos

Foto 16:

Agrietam Agrietam iento de columna corta generada por desnivel del terreno durant e el sismo de Armenia, Colombia, de 1999








Esta modificación accidental en la co nfigurac nfigurac ión estructural estructural de las columnas, igualmente pued e p resent resent arse arse e n las edifica c iones co n sem sem isóta isóta nos. En estos ca sos, os, los los muros muros de c ontenc ión sube sube n d esde esde la funda ción unidos a las columnas, columnas, pe ro al sob sob rep asar asar el nivel de l suelo e n el e xterior xterior,, son son interrump interrump idos para la ub icac ión de ab erturas erturas que pe rmiten rmiten la iluminac iluminac ión y la la ve ntilac ntilac ión naturales, rales, co mo mue stra la figura 5. Véa se la s foto s 17 y 18. 18.

Ex p l i c a c i ó n e s t ru ru c t u r a l

Para entender el fenómeno de columna c orta no sob sob ra repa sar una seri seriee d e c onc ep tos de índo le estr estructural uctural res respe pe cto al co mp ortamiento d e los pó rtico rtico s en g eneral y de las c olumnas en pa rticular. Las deformac iones a los elementos de pórtico que introducen las fuerzas ap lica lica da s varían varían e n su su forma y m ag nitud, seg seg ún se se trate de c arga s vertica vertica les, les, tales co mo el pe so p ropio, la la c a rga muerta, las ca rga s de ac ab ad os y las ca rga s vivas, vivas, o d e soli solicc itac iones horiz horizont ales, ta les c om o e l sis sismo mo o e l vient vient o.

Figura 5:

Figura 6:

Columna corta causada por la ventilación del semisótano

Deformaciones de los elementos de un pórtico

Foto 17:

Falla de columna corta generada generada por la abertura abertura p ara ventila c ió n de un semisemisóta no en Arm Arm e nia , Colombia, durante el sis sismo mo d e enero 25 de 1999

(a) Ante c argas verticales verticales

Foto 18:

Columna corta causad a p or la la a bertura bertura para ventilación de un semisótano en Pereira, Colombia, durante el sismo de febrero 8 de 1995 1995

(b) A nte f uerzas uerzas horiz horizonta les









EL EFECTODE

COLUMNACORTAO COLUMNACORTAO COLUMNACAUTIVA

Los dos extremos de una columna cuando el pórtico se ve sometido a cargas verticales — figura 6(a) — se se m antiene n d entro d e la m isma isma línea línea vertivertica l, a menos que el pó rtico sea sea extrema extrema da mente irr irre g ula r, mientras que en e l ca so e n q ue se some some te a fuerzas fuerzas horiz rizonta les el extremo sup erior de la c olumna se d espla espla za horiz horizonta lmente — figura figura 6(b )— una distanc distanc ia q ue se se d enomina d e d e rriv a a ( ∆), o de sp lazamien to horizontal rel a t iv o e n t re p iso iso y p iso. iso. Un aspecto muy importante es el orden de magnitud de las deformaciones laterales que tiene la columna en los dos casos. En el caso de las cargas verticales, las desviaciones horizontales de la columna con respe cto a su su eje vertica vertica l son son muc ho me nores que las que tiene la misma columna al verse sometida a las fuerzas horizontales, en cuyo caso son del mismo orden de magnitud de las derivas que se presenten. En la figura 7 se muestra de una manera ilustrativ ilustrativaa esta esta diferencia e n la d eformac ión horiz horizonta l co n res respec pec to al eje verti vertica ca l de la co lumna lumna no deformad a. Allí se muestran las fuerzas internas que se presentan en los extremos del elemento —momento flector M , fuerza fuerza a xial xial P y fuerza fuerza co rtante V — y a d em á s se se ha n inc luid o los d iag ia g rama s de mo me nto s d e los do s c a sos. Deb e resalta resalta rse rse la d ifeiferencia en orden de mag nitud nitud d e la d eformac eformac ión horiz horizontal en c ualquier ualquier punto del elemento ( δ) medida c on res respec pec to al eje vertical.

de la co lumna lumna y, el segundo ( δd), dep endiente direc direc tamente d e la d eriva eriva d el piso piso ( ∆). Indud ab lemente la de riva iva e s función d e la rigidez rigidez de la estr estructura uctura e n c onjunto, y ésta ésta a su vez de los elementos que la c omp onen, pero ob ed ec e tamb ién a la masa de la ed ificac ificac ión y a los movimientos sísmico s a q ue se se ve a sometida la ed ifica ifica ción; po r lo lo ta nto es un pa rámet ro gene ral del piso piso o d e la estructura estructura y no pa rticular de la c olumna individualmente. individualmente. En En la re f e re n c ia [2] se se indica n alguno s proc ed imiento imiento s ap roximad roximad os pa ra d e t e rminar rminar e l orden de ma gnitud de los mom entos, incluinclusive c on e jemp los, los, mientras que los proc ed imientos pa ra d e t e rminar la d eriva se se d an en e l reg reg lame nto sismo ismo rre rre sistente, re fe renc renc ia [3]. La relación entre los momentos flectores que ac túan e n los extremo extremo s de la c olumna, y la fuerza, cortante, se obtiene de la aplicación del principio de eq uilibri uilibrioo po r med io de: V =

(1)

M a + M b h

O simplemente: implemente: la fuerza fuerza co rtante V c o rrespond espond e a la suma algeb raica de los mome ntos en los extre mo s ( M a + M b ), dividid dividid a p or la la luz libre libre d e la c olumna, h .

Figura 7:

Deformaciones de la columna de un pórtico y su diagrama de momentos








do s de la c olumna, los cua les sólo lleg lleg an ha sta 2.0 m de al tura, aum enta ría 5 vec es (2.5/ (2.5/ 0.5 = 5) 5) la la fue rza rza c orta nte q ue de be resis esistir tir la co lumna, en co mp arac ión con la fuerza fuerza c ortante obtenida de un análisis estructural que no haya tenido en cuenta la presencia de los elementos no estructurales de altura altura pa rcial y la formac formac ión d e una co lumna lumna corta debida al vano de la ventana. Por lo ta nto, ¡el elemento no estructuestructural tiene la potestad de controlar la fuerza cortante a que se ve some some tida la c olumna! ¿Por qué no se manifiesta el problema de columna corta debido a las cargas verticales? En realidad sí se p resenta esenta , pero d ad o q ue los mom entos flecflectores son muy pequeños, las deformaciones laterales son igualmente pequeñas y la presencia del muro no estructural no es sentida por la columna, y sólo se llega a manifesta r en situac situac iones extrema extrema s. No es éste éste e l ca so d e la e struc tura tura some tida a fuerzas fuerzas horiz horizonta les, les, do nde los mom entos flec flec tores son g rande s, las las deforma cione s laterales de la c o lumna e stán reg idas por la de riva riva d e la e structura, y la la p resenc ia de l muro muro no estr estructural uctural es ad vertida vertida po r la la c olumna produciendo un enorme aumento en la fuerza cortante aplica aplica da a la columna. columna. En el c aso d e e structura s som etid as a solicitaciones sísmicas, una de las premisas básicas del diseño sismo ismo rres rresis istent tent e m od erno, e s qu e se b usc usc a qu e la estrucestructura disipe energía en el rango inelástico, permitiendo al elemento llegar hasta niveles de momento flector correspo ndientes a e sfuerzos fuerzos cerca nos a la fluenc ia ( f y ) de las arma duras long long itudinales. itudinales. Es Esta disipac disipac ión d e energía, la c ual oc urre urre a través de fenóme nos his histeréticos, teréticos, es la q ue p ermite reducir las fuerzas inducidas por el sismo dividiéndolas por un coeficiente de reducción de respuesta R , dad o que una g ran pa rte de la energía energía q ue se se ma nifiesta e sta c omo vibravibrac ión se se d isipa isipa y las fuerza fuerza s inerciales prod uc ida s po r la la vibra-

Para garantizar la segunda premisa, las normas de diseño sismorresistente obligan a determinar la fuerza cortante de diseño ( V e ) de los valores de los momentos flectores resistentes probables ( M p r ), los cuales se calculan utilizando las armaduras longitudinales que realmente se c oloc an en e l elemento . Es Estos valores valores de los momentos flectores resistentes probables deben calcularse emp leand o 1.25 1.25 vece s la resis resistenc tenc ia a fluenc fluenc ia de las arma d uras (1.25 f y ) y sin sin utili utilizzar el co eficiente d e reduc ción d e resistenc istenc ia . La fuerza fuerza c orta nte de d iseño iseño ( V e ) se obtiene empleando la misma ecuación (1) pero con los valores apropiados, como se muestra en la ecuación (2):

( M pr )a ( M pr )b +

V e

=

(2)

h

En resumen, el procedimiento prescrito po r las normas sis sismo mo rres rresis istent tent es pa ra d ete rminar las fuerzas co rtante s d e d iseño iseño y las a rmad uras transvers transversale ale s qu e la de be n resis resistir tir,, se se b asa asa en la premisa premisa de que es inace pta ble de sde tod o p unto d e vista vista q ue se se p resente resente una falla falla p or esesfuerzos fuerzos cortantes y que pa ra evitarla evitarla su va lor se se o btiene de una forma ta l que siempre se se p resente esente primero primero una fluenc fluenc ia de la armadura longitudinal de flexión. El gran gran p roblema de que exis existan c olumnas cortas dentro d e la estruc estruc tura es que el valor de la fuerza fuerza co rtante d e d iseño iseño que estima estima e l inge inge niero niero e structural, pued e ser ser exced exced ida d ebido a la reduc ción de la luz luz libre b re que ca usa usa e l eleme eleme nto no estructur estructural, al, pues en la realidad el valor de h que d eb ería ería em plea rse rse en la ec uac ión (2) (2) es el de la luz libre libre ve rtica l del va no y no el de la luz libre libre ve rtica ca l de la co lumna c uand o no exis existe el eleme nto no estr estructural. uctural. En sa sa y o s e x p e r i m e n t a l e s so b r e c o l u m n a s c o r t a s







ECTODECOLUMNACOR EL EFECTODECOLUMNACOR

TA O COLUMNACAUT COLUMNACAUTIVA IVA

pa rámetros que rigen el comp ortamiento estructural estructural de c olumnas cortas y los eventuales procedimientos de diseño que g arantiz arantizaran una respues respuesta ta a dec uada cua ndo la esestructura se viera sometida a los efectos de un sismo. En las referenc ias [4], [5] y [6] se d esc esc rib rib en lo s ensayos experimenta les y las c onc lusiones lusiones obte nida s. En esta investigación experimental se e nsaya nsaya ron numerosas numerosas co lumnas lumnas c orta s a nte c arg a s horizonta horizonta les c íc lic lic as. Dentro Dentro de las conc lusiones lusiones más imimpo rtantes que se ob tuvieron de e sta investigac investigac ión se se encuentran: (a) Al com pa rar co lumnas sin carga axial c on c olumna s a la s c ua les se les c olocaba una carga axial menor de la carga balancead a, se se enc ontró ontró q ue esta carga axial aumentaba la rigidez y la resistencia a cargas laterales de la columna. Por el otro lado, esta carga a xial aumentaba la d egrada egrada ción de la co lumna a nte ca rga s cícli cícli-c as, as, una vez se se llega ba a su máxima máxima carga lateral resistente. (b) Al c omp arar la respue respue sta de los ensaensayos cíclicos con los ensayos monotónicos se encontró que la respuesta a las cargas laterales cíclicas aceleraba la degradación de la columna, una vez se se llega llega ba a la c arga lateral resistente. (c) Al ensaya ensaya r co lumnas con difere n t e s espaciamientos de sus estribos (30 c m co ntra ntra 6.5 cm ) se se enc ontró que las resi resissten c ias a e sfuerzos fuerzos co rtant es eran prácticamente insensitivas al espa espa ciam iento de los estribo estribo s indi-

tica es sep sep ara rlas rlas de los elem ento s externos que las res restri trinngen lateralmente. Investigac Investigac ión realizada realizada en la Universidad de los Andes de Bogotá

En e l año 1994 1994,, Juan C am ilo ilo Pineda Mesa realizó una investigación experimental por medio de la c ual se logró re p rod ucir en el lab oratorio oratorio de estru estructuras cturas de la Univers Universida ida d d e los And es la falla de c olumna c orta en un m od elo e sc ala 1 a 3. En En tota l se se e nsaya nsaya ron tres mo de los. los. En En la foto 19 se se muestra muestra el primer mod elo a ntes de iniciar el ensayo ensayo y en la s foto s 20 y 21 21 la falla p or co lumna corta obtenida obtenida .

Foto 19:

Mod elo No. 1, esesca la 1 a 3, ensaensayado en la Universidad de los Andes

Foto 20:

Falla po r columna corta obtenida en el ensa yo realiz ealizado en la Universidad de los Ande s








lumna lumna co rta, ad icionand icionand o sec sec tores tores de muro muro a l lad lad o d e las columnas, los cuales tienen la altura total del vano, como se m uestra uestra en la foto 22.

Foto 22:

Muro ensayad ensayad o en la Universidad de los And es, es, donde se se ha ce rrad rrad o p arcialmente el vano que co nforma la la columna corta

Por medio de los ensayos se pretendió valida r este este t ipo de soluc ión. En En las fotos 23 23 y 24 se se m uestra el estad estad o d e fisur fisurac ac ión al final final de l ensayo ensayo d el mod elo n o 2. Allí Allí pue de verse verse q ue la fa lla lla e n la c olumna no se se p resenta resenta de la forma q ue oc urr urrió en el modelo n 1. O

Foto 23:

Estado de fisuración de la columna c entral al final n al del ensayo ensayo do nde se ha cerrado parcialmente el vano que c onforonforma la columna corta

Las recomendaciones finales de ese trab trab ajo indica indica n la forma forma en q ue pued e evitars evitarse la falla falla de la columna corta, colocando porciones adicionales de ma mp osterí osteríaa a los lado s de las co lumnas co rtas generad as p or los muros sin sin servidum servidum b re visua visua l, de la siguiente siguiente ma nera: * Para pórti pórticos cos cuyas vigas vigas tengan luluces de hasta 4 m, adicionar porciones de m amp oster osteríía q ue tenga n co mo longitud míni mínima ma el doble d e la a ltura tura libre b re de la co lumna lumna corta. * Para pórti pórticos cos cuyas vigas vigas tengan luluces superiores a 4 m, adicionar porciones de m amp oster osteríía a ca da lad o de la columna con una dimensión horizont horizont al mínima mínima a = (L x h) / H , don d e L es la luz libre libre d e la vig a d el pó rtirtic o, h la altura libre del vano de ventana q ue conforma la la c olumna corta y H es la luz libre libre d e la c olumna cua ndo no e xis xiste e l muro. En ambos casos las adiciones de mampostería deben cubrir la totalidad de la altura de la co lumna. No sob sob ra a dve rtir que en este este c aso hay un trab trab a jo e struc tural tu ral d el mu ro no estruc tural tu ral d e ma m p oste ría ría , y que el muro deb e verificars verificarsee p ara d emo strar que no se se p resenta una fa lla lla d e él. A l g u n a s re c o m e n d a c i o n e s

La s c olumna s c orta s son c au sa d e seserias fallas en edificios bajo excitaciones sísmicas debido a que su mec anismo anismo d e fa lla lla e s frág frág il. il. A co ntinuación se se d an algunas recomendaciones al respecto: * Las solucion oluciones es más adecuada s para el caso caso d e muros de todo orden que







EL EFECTODECOLUMNACO R TAO

COLUMNA COLUMNA CAUTIVA IVA

* La NSR NSR-98, -98, referenc referenc ia [3], en el liter literal al (h) “Columna c ortas o c olumnas ca utivas” tivas” de A.9.5 A.9.5.2 .2 rec rec omiend a: En este este c aso aso e l muro muro d eb e sep sep arase de la columna, o ser llevado hasta la losa de entrepiso en su parte superior, si se deja adherido a la co lumna lumna * Estudiar cuidad osame osame nte la solución arquitectónica de paredes y ventana s y la unión d e e stos elemen tos a la estr estructura, uctura, de m ane ra ta l que no modifiquen el c omp ortamiento sismorr ismorreesistente previsto por el ingeniero estructural. * En la refer referencia encia [7] se se indica indica lo sisiguiente: “Según “Según se se ha com probad o e xperiperimentalmente, no existe forma de co ntrolar ntrolar el fenómeno d e la c olumna corta mediante la inclusión de refuerzo convencional de acero: esto es, una vez existe la columna co rta, el inge inge niero niero respo respo nsab nsab le de l diseño diseño estructural estructural pierde el c ontrol sobre la resistencia de los miembros. Lo anterior implica que el problema en cuestión no es estrictamente hablando un problema problema de ingeniería, ya que en la gran mayoría de las oportunidades el diseñado r no no tiene co nocimiento del titipo de material que será utilizado co mo relleno relleno d e los pó rtico rtico s, ni de su d ispo ispo sición y g eo me tría. tría.

ción debe tener una dimensión mínima horiz horizonta l equivalente a l 1.5 1.5 po r ciento de la altura libre libre de l entre entre p iso. El El muro d e m am po stería tería de be esestar reforz reforzad ad o y am arrad arrad o p ara evitar se vue lque a l verse verse sometido a fuerzas laterales perpendiculares a su p ropio ropio plano. (b) Colocar una ventana menos ancha, en la pa rte central de la luz entre columnas lumnas,, de manera ta l que la p ared de mampostería se adhiera a la columna en to da su a ltura. ltura. En En esta solusolución alterna, la distancia entre la cara de la columna y la ventana debe ser por lo menos dos veces la dimensión vertica vertica l de la ab ertura ertura o riginad g inad a po r la la ve ntana . Véase Véase la figura 8. (c) En ambos casos, en la longitud total de la c olumna olumna d eben c olocarse olocarse los estr estribos ibos de co nfinam nfinam iento a pro pro p ia d o s para las zonas confinadas de columnas en zonas sísmicas.

Figura 8:

Procedimiento para evitar la falla de la columna corta










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Efecto Columna Corta

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